Es ist kein Geheimnis, dass die Komponenten unserer Alltagstechnik immer kleiner werden. Aber wie viel kleiner sie werden, wird Sie vielleicht überraschen. Am California Institute of Technology (Caltech) haben Forscher einen Weg gefunden, dies erheblich zu tun Schrumpfen Sie optische Gyroskope, die Geräte zur Messung oder Aufrechterhaltung von Ausrichtung und Winkel Geschwindigkeit. Einfache Gyroskope sind findet sich in Geräten wie Telefonen und Tabletten. Allerdings sind die in der Navigation verwendeten optischen Gyroskope höherer Qualität immer noch relativ groß – etwas größer als ein Golfball. Sie funktionieren sehr gut, aber aufgrund des größeren Formfaktors sind sie für den Einsatz in bestimmten tragbaren Geräten ungeeignet.
Hier kommen die Caltech-Forscher ins Spiel – denn sie haben einen Weg gefunden, diese High-End-Gyroskope auf etwas zu verkleinern, das kleiner als ein einzelnes Reiskorn ist. Dies ist erstaunliche 500-mal kleiner als aktuelle Gyroskope auf dem neuesten Stand der Technik.
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„Optische Gyroskope gehören zu den genauesten Gyroskoptypen und werden in verschiedenen Navigationssystemen verwendet.“ Professor Ali Hajimiri, der an dem Projekt gearbeitet hat, sagte gegenüber Digital Trends. „Allerdings ist ein normales optisches Gyroskop sehr teuer und sperrig. Die Miniaturisierung dieses Gyroskoptyps kann seine Kosten und Größe reduzieren und möglicherweise mechanische Gyroskope ersetzen. Optische Gyroskope basieren auf einem relativistischen Effekt, dem sogenannten Sagnac-Effekt, bei dem das Ausgangssignal proportional zur Größe des Kreisels ist. Daher wirkt sich eine Verkleinerung des Kreisels direkt auf die Stärke des Ausgangssignals aus. In unserer Arbeit haben wir eine Technik vorgestellt, die die Reziprozität passiver Netzwerke nutzt, um den Rauschpegel zu senken und das Signal erkennbar zu machen.“
Der Sagnac-Effekt ist nach dem französischen Physiker Georges Sagnac benannt. Es berechnet die Ausrichtung, indem es einen Lichtstrahl in zwei Teile aufteilt und diese dann in verschiedene Richtungen sendet. Durch die Messung der Variationen der beiden Lichtstrahlen ist es möglich, Drehung und Ausrichtung mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu ermitteln. Um das Gerät zu verkleinern, haben die Caltech-Forscher einen Weg gefunden, das Signal-Rausch-Verhältnis dieses Systems zu verbessern und es dadurch effizienter zu machen.
„Diese Demonstration zeigt das Potenzial integrierter optischer Kreisel und kann alle Arten von Anwendungen eröffnen, die kostengünstige, kleine und hochpräzise Kreisel – wie Spielgeräte, autonome Fahrzeuge, Wearables, CubeSats und Nanosats“, Hajimiri Fortsetzung. „[Der] nächste Schritt besteht darin, die Empfindlichkeit zu verbessern und zu verkleinern sowie die Integrationsfähigkeiten zu verbessern. Wir denken darüber nach, unser Gerät zu kommerzialisieren.“
Es könnte eine Weile dauern, bis wir an diesem Punkt angelangt sind, aber es scheint, dass kleinere, effizientere Gyroskope definitiv in unserer Zukunft liegen. Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift Nature Photonics veröffentlicht.
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