ວິສະວະກອນໄດ້ສ້າງເຄື່ອງ gyroscope ຮັບຮູ້ແສງຂະໜາດນ້ອຍທີ່ສຸດໃນໂລກ ເຊິ່ງສາມາດປະສົມປະສານເຂົ້າກັບເຕັກໂນໂລຊີທັນສະໄໝແບບເຄື່ອນທີ່ຂະໜາດນ້ອຍທີ່ສຸດ.
Gyroscopes ແມ່ນທົ່ວໄປໃນທຸກໆເຕັກໂນໂລຢີທີ່ພວກເຮົາໃຊ້ໃນຍຸກປະຈຸບັນ. Gyroscopes ຖືກນໍາໃຊ້ໃນຍານພາຫະນະ, drones ແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກເຊັ່ນ: ໂທລະສັບມືຖືແລະ wearables ຍ້ອນວ່າມັນຊ່ວຍໃຫ້ຮູ້ທິດທາງທີ່ຖືກຕ້ອງຂອງອຸປະກອນໃນຊ່ອງສາມມິຕິລະດັບ (3D). ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, gyroscope ແມ່ນອຸປະກອນຂອງລໍ້ທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ລໍ້ຫມຸນໄວໃນແກນໃນທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ມາດຕະຖານ optical gyroscope ປະກອບດ້ວຍເສັ້ນໄຍ optical spooled ທີ່ມີແສງສະຫວ່າງ laser ກໍາມະຈອນ. ອັນນີ້ແລ່ນໃນທິດທາງເຂັມໂມງ ຫຼື ເຂັມໂມງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, gyroscopes ທີ່ທັນສະໄຫມແມ່ນເຊັນເຊີ, ຕົວຢ່າງໃນໂທລະສັບມືຖືມີເຊັນເຊີ microelectromechanical (MEMS) ປະຈຸບັນ. ເຊັນເຊີເຫຼົ່ານີ້ວັດແທກກໍາລັງທີ່ປະຕິບັດຕໍ່ສອງຫນ່ວຍງານທີ່ມີມະຫາຊົນດຽວກັນແຕ່ທີ່ກໍາລັງປ່ຽນແປງໄປໃນສອງທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຜົນກະທົບ Sagnac
ເຊັນເຊີເຖິງແມ່ນວ່າໃນປັດຈຸບັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງມີຄວາມອ່ອນໄຫວຈໍາກັດແລະດັ່ງນັ້ນ gyroscopes optical ມີຄວາມຈໍາເປັນ. ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ ສຳ ຄັນແມ່ນວ່າ gyroscopes optical ສາມາດປະຕິບັດວຽກງານທີ່ຄ້າຍຄືກັນແຕ່ບໍ່ມີພາກສ່ວນທີ່ສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄດ້ແລະມີຄວາມຖືກຕ້ອງກວ່າ. ນີ້ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍຜົນກະທົບ Sagnac, ປະກົດການ optical ທີ່ນໍາໃຊ້ທິດສະດີຂອງ Einstein ຂອງຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທົ່ວໄປເພື່ອກວດພົບການປ່ຽນແປງໃນຄວາມໄວເປັນລ່ຽມ. ໃນລະຫວ່າງຜົນກະທົບ Sagnac, beam ຂອງແສງສະຫວ່າງ laser ໄດ້ຖືກແຍກອອກເປັນສອງ beam ເອກະລາດທີ່ປັດຈຸບັນເດີນທາງໄປໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມຕາມເສັ້ນທາງເປັນຮູບກົມໃນທີ່ສຸດມາປະຊຸມທີ່ຫນຶ່ງເຄື່ອງກວດຈັບແສງ. ອັນນີ້ເກີດຂຶ້ນພຽງແຕ່ວ່າອຸປະກອນແມ່ນຄົງທີ່ ແລະສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນວ່າແສງເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າອຸປະກອນກໍາລັງຫມຸນ, ເສັ້ນທາງຂອງແສງສະຫວ່າງຍັງໄດ້ຮັບການຫມຸນເຮັດໃຫ້ສອງລໍາແຍກໄປຫາເຄື່ອງກວດຈັບແສງສະຫວ່າງໃນເວລາທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ການປ່ຽນແປງໄລຍະນີ້ເອີ້ນວ່າຜົນກະທົບ Sagnac ແລະຄວາມແຕກຕ່າງກັນໃນ synchronization ນີ້ແມ່ນວັດແທກໂດຍ gyroscope ແລະນໍາໃຊ້ເພື່ອຄິດໄລ່ທິດທາງ.
ເອັບເຟັກ Sagnac ແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວຫຼາຍຕໍ່ກັບສິ່ງລົບກວນໃນສັນຍານ ແລະສິ່ງລົບກວນຕ່າງໆອ້ອມຂ້າງ ເຊັ່ນ: ການເໜັງຕີງຂອງຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ການສັ່ນສະເທືອນຂະໜາດນ້ອຍສາມາດລົບກວນສາຍແສງໃນຂະນະທີ່ພວກມັນເດີນທາງ. ແລະຖ້າ gyroscope ມີຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຫຼາຍ, ມັນມັກຈະມີການລົບກວນ. gyroscopes optical ແມ່ນແນ່ນອນມີປະສິດທິພາບຫຼາຍ, ແຕ່ມັນຍັງເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ຈະຫຼຸດລົງ gyroscopes optical ເຊັ່ນການຫຼຸດຜ່ອນຂະຫນາດຂອງເຂົາເຈົ້າ, ເພາະວ່າພວກເຂົາກາຍເປັນຂະຫນາດນ້ອຍລົງ, ສັນຍານທີ່ສົ່ງຈາກ sensors ຂອງເຂົາເຈົ້າຍັງອ່ອນລົງແລະຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ຮັບການສູນເສຍໃນສິ່ງລົບກວນທີ່ຜະລິດໂດຍກະແຈກກະຈາຍທັງຫມົດ. ແສງສະຫວ່າງ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ gyroscope ມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼາຍໃນການກວດສອບການເຄື່ອນໄຫວ. ສະຖານະການນີ້ໄດ້ຈໍາກັດການອອກແບບ gyroscopes optical ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ. gyroscope ຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ສຸດທີ່ມີການປະຕິບັດທີ່ດີແມ່ນຢ່າງຫນ້ອຍຂະຫນາດຂອງລູກກອຟແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບອຸປະກອນຂະຫນາດນ້ອຍ Portable.
ການອອກແບບໃຫມ່ສໍາລັບ gyroscope ຂະຫນາດນ້ອຍ
ນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ສະຖາບັນເຕັກໂນໂລຢີຄາລິຟໍເນຍຂອງສະຫະລັດອາເມລິກາໄດ້ອອກແບບ gyroscope optical ທີ່ມີສຽງຕ່ໍາຫຼາຍເຊິ່ງໃຊ້ເລເຊີແທນເຊັນເຊີ MEMS ແລະໄດ້ຮັບຜົນທຽບເທົ່າ. ການສຶກສາຂອງເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກຈັດພີມມາຢູ່ໃນ Photonics ທຳ ມະຊາດ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ເອົາຊິບຊິລິໂຄນຂະຫນາດນ້ອຍ 2 ມມແລະຕິດຕັ້ງຊ່ອງໃສ່ມັນເພື່ອນໍາພາແສງສະຫວ່າງ. ຊ່ອງນີ້ຊ່ວຍຊີ້ທິດທາງແສງສະຫວ່າງໃນການເດີນທາງໃນທຸກທິດທາງອ້ອມຮອບວົງ. ວິສະວະກອນກຳຈັດສິ່ງລົບກວນເຊິ່ງກັນແລະກັນໂດຍການຂະຫຍາຍເສັ້ນທາງຂອງລຳແສງເລເຊີໂດຍໃຊ້ສອງແຜ່ນ. ໃນຂະນະທີ່ເສັ້ນທາງຂອງ beam ກາຍເປັນຍາວ, ປະລິມານຂອງສິ່ງລົບກວນແມ່ນ evened ອອກ, ເຮັດໃຫ້ມີການວັດແທກທີ່ຖືກຕ້ອງໃນເວລາທີ່ສອງ beams ພົບກັນ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າແຕ່ຍັງຄົງຮັກສາຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຖືກຕ້ອງ. ອຸປະກອນຍັງປ່ຽນທິດທາງຂອງແສງເພື່ອຊ່ວຍໃນການຍົກເລີກສິ່ງລົບກວນ. ເຊັນເຊີ gyro ນະວັດຕະກໍານີ້ມີຊື່ວ່າ XV-35000CB. ການປັບປຸງການປະຕິບັດແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍ 'ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຄວາມອ່ອນໄຫວເຊິ່ງກັນແລະກັນ'. Reciprocal ຫມາຍຄວາມວ່າມັນແມ່ນຜົນກະທົບຕໍ່ສອງ beam ເອກະລາດຂອງແສງສະຫວ່າງໃນລັກສະນະດຽວກັນ. ຜົນກະທົບຂອງ Sagnac ແມ່ນອີງໃສ່ການກວດພົບການປ່ຽນແປງລະຫວ່າງສອງ beams ເຫຼົ່ານີ້ຍ້ອນວ່າພວກເຂົາເດີນທາງໄປໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມແລະນີ້ເທົ່າກັບການທີ່ບໍ່ແມ່ນ reciprocal. ແສງຈະເດີນທາງຜ່ານທາງໄກແສງຂະໜາດນ້ອຍ ເຊິ່ງເປັນທໍ່ສົ່ງແສງຂະໜາດນ້ອຍທີ່ບັນຈຸແສງ, ຄ້າຍຄືກັບສາຍໄຟໃນວົງຈອນໄຟຟ້າ. ຄວາມບໍ່ສົມບູນແບບໃດໆໃນເສັ້ນທາງ optical ຫຼືການແຊກແຊງພາຍນອກຈະມີຜົນກະທົບທັງສອງ beams.
ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຄວາມອ່ອນໄຫວເຊິ່ງກັນແລະກັນຊ່ວຍປັບປຸງອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນເຮັດໃຫ້ gyroscope optical ນີ້ຖືກລວມເຂົ້າໃສ່ຊິບນ້ອຍໆທີ່ອາດຈະເປັນຂະຫນາດຂອງປາຍເລັບ. gyroscope ຂະໜາດນ້ອຍນີ້ມີຂະໜາດນ້ອຍກວ່າອຸປະກອນທີ່ມີຢູ່ຢ່າງໜ້ອຍ 500 ເທົ່າ ແຕ່ສາມາດກວດພົບການປ່ຽນໄລຍະໄດ້ຢ່າງສຳເລັດຜົນ ເຊິ່ງມີຂະໜາດນ້ອຍກວ່າລະບົບປະຈຸບັນ 30 ເທົ່າ. ເຊັນເຊີນີ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ຕົ້ນຕໍໃນລະບົບຕ່າງໆເພື່ອແກ້ໄຂການສັ່ນສະເທືອນຂອງກ້ອງຖ່າຍຮູບ. ໃນປັດຈຸບັນ Gyroscopes ເປັນສິ່ງທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້ໃນຂົງເຂດຕ່າງໆແລະການຄົ້ນຄວ້າໃນປະຈຸບັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ gyroscopes ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າສາມາດອອກແບບໄດ້ເຖິງແມ່ນວ່າມັນອາດຈະໃຊ້ເວລາບາງສໍາລັບການອອກແບບຫ້ອງທົດລອງນີ້ເພື່ອໃຫ້ມີການຄ້າ.
***
{ທ່ານສາມາດອ່ານເອກະສານການຄົ້ນຄວ້າຕົ້ນສະບັບໄດ້ໂດຍການຄລິກທີ່ລິ້ງ DOI ທີ່ໃຫ້ໄວ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້ໃນລາຍຊື່ແຫຼ່ງທີ່ອ້າງອີງ}
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ (s)
Khial PP et al 2018. Nanophotonic optical gyroscope ທີ່ມີການປັບປຸງຄວາມອ່ອນໄຫວເຊິ່ງກັນແລະກັນ. Photonics ທຳ ມະຊາດ. 12(11). https://doi.org/10.1038/s41566-018-0266-5
***
