ไจโรสโคปจิ๋วแบบใหม่ของคาลเทคมีขนาดเล็กกว่าข้าวเมล็ดเดียว

ไม่เป็นความลับเลยที่ส่วนประกอบต่างๆ ที่ใช้ในเทคโนโลยีในชีวิตประจำวันของเรามีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ แต่ขนาดที่เล็กลงแค่ไหนก็อาจทำให้คุณประหลาดใจได้ ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (Caltech) นักวิจัยได้ค้นพบวิธีการอย่างมีนัยสำคัญ ลดขนาดไจโรสโคปแบบออปติคัลซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดหรือรักษาทิศทางและเชิงมุม ความเร็ว. ไจโรสโคปแบบธรรมดาคือ พบได้ในอุปกรณ์เช่นโทรศัพท์ และแท็บเล็ต อย่างไรก็ตาม ไจโรสโคปแบบออปติคอลคุณภาพสูงที่ใช้ในการนำทางยังคงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ซึ่งใหญ่กว่าลูกกอล์ฟเล็กน้อย ทำงานได้ดีมาก แต่ฟอร์มแฟคเตอร์ที่ใหญ่กว่านี้ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับใช้ในอุปกรณ์พกพาบางประเภท

นั่นคือจุดที่นักวิจัยของ Caltech เข้ามามีบทบาท เนื่องจากพวกเขาได้ค้นพบวิธีที่จะย่อไจโรสโคประดับไฮเอนด์เหล่านี้ให้เหลือขนาดเล็กกว่าเมล็ดข้าวเพียงเมล็ดเดียว ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าไจโรสโคปที่ทันสมัยในปัจจุบันถึง 500 เท่าอย่างน่าประหลาดใจ

“ไจโรสโคปแบบออปติคอลเป็นหนึ่งในไจโรสโคปประเภทที่แม่นยำที่สุด และพวกมันถูกใช้ในระบบนำทางต่างๆ” ศาสตราจารย์ อาลี ฮาจิมิริที่ทำงานในโครงการนี้บอกกับ Digital Trends “อย่างไรก็ตาม ไจโรสโคปแบบออปติคอลทั่วไปมีราคาแพงและเทอะทะมาก การย่อไจโรสโคปประเภทนี้ให้เล็กลงสามารถลดต้นทุนและขนาดได้ และอาจเข้ามาแทนที่ไจโรเชิงกลได้ ไจโรสโคปแบบใช้แสงทำงานโดยอาศัยเอฟเฟกต์เชิงสัมพัทธภาพที่เรียกว่าเอฟเฟกต์แซงยัค โดยที่สัญญาณเอาท์พุตจะเป็นสัดส่วนกับขนาดของไจโร ดังนั้นการลดขนาดของไจโรจะส่งผลโดยตรงต่อความแรงของสัญญาณเอาท์พุต ในงานของเรา เราได้นำเสนอเทคนิคที่ใช้การตอบแทนของเครือข่ายแบบพาสซีฟเพื่อลดระดับเสียงรบกวน ทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณได้”

ปรากฏการณ์ Sagnac ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Georges Sagnac โดยจะคำนวณการวางแนวโดยแยกลำแสงออกเป็นสองส่วนแล้วส่งไปในทิศทางที่แยกจากกัน ด้วยการวัดความแปรผันของลำแสงทั้งสอง จึงสามารถคำนวณการหมุนและการวางแนวได้อย่างแม่นยำในระดับสูง เพื่อลดขนาดอุปกรณ์ นักวิจัยของ Caltech ได้ค้นพบวิธีปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนของระบบนี้ จึงทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

“การสาธิตนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของไจโรแบบออปติคอลในตัว และสามารถเปิดแอปพลิเคชันทุกประเภทที่ต้องการต้นทุนต่ำ ไจโรขนาดเล็กและมีความแม่นยำสูง เช่น อุปกรณ์เล่นเกม ยานพาหนะอัตโนมัติ อุปกรณ์สวมใส่ CubeSats และนาโนแซต” ฮาจิมิริ อย่างต่อเนื่อง “[The] ขั้นตอนต่อไปคือการปรับปรุงความไวและทำให้มีขนาดเล็กลง รวมถึงเพิ่มความสามารถในการบูรณาการ เรากำลังคิดที่จะนำอุปกรณ์ของเราไปจำหน่ายในเชิงพาณิชย์”

อาจต้องใช้เวลาสักพักกว่าจะถึงจุดนั้น แต่ดูเหมือนว่าไจโรสโคปที่เล็กกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่านั้นจะอยู่ในอนาคตของเราอย่างแน่นอน กระดาษอธิบายการทำงานคือ ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Nature Photonics.

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• ชิป Apple M2 ใหม่อาจมาเร็วกว่าที่คาด ข่าวลือใหม่กล่าว
• Sonos Beam ใหม่นำ Dolby Atmos มาสู่พื้นที่ขนาดเล็ก
• สมาร์ทวอทช์ไม่ได้สว่างกว่า Michael Kors Access Gen 5E Darci ใหม่
• Apple ยืนยันว่า iPhone 2020 ใหม่จะเปิดตัวช้ากว่าปกติ
• Cube Panel Mini ของ Lume มีขนาดเล็กกว่าสำรับไพ่ ส่องสว่างบนวิดีโอบนมือถือ

อัพเกรดไลฟ์สไตล์ของคุณDigital Trends ช่วยให้ผู้อ่านติดตามโลกแห่งเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วด้วยข่าวสารล่าสุด รีวิวผลิตภัณฑ์สนุกๆ บทบรรณาธิการที่เจาะลึก และการแอบดูที่ไม่ซ้ำใคร