ไจโรสโคปที่ไวต่อการตรวจจับการหมุนของโลกได้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ช่องแสงแบบชิป ได้รับการพัฒนาโดยKerry Vahalaและเพื่อนร่วมงานที่ Caltech ในสหรัฐอเมริกา และปัจจุบันประสิทธิภาพเทียบเท่ากับอุปกรณ์ที่ใช้ชิปเชิงพาณิชย์บางตัวที่ใช้เทคนิคการวัดอื่นๆ ทีมงานกล่าวว่าการออกแบบของพวกเขาสามารถปรับปรุงได้เพื่อให้ความไวของมันดีกว่าไจโรสโคปแบบชิปอื่น ๆ ถึงสิบหรือหลายร้อยเท่า
และด้วยความพยายามเพิ่มเติม
เทคโนโลยีนี้สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อสร้างอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ได้ ไจโรสโคปแบบออปติคัลทำงานบนหลักการทางกายภาพที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Sagnac ภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ ไจโรสโคปแบบออปติคัลเป็นอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนที่สุดในการวัดการหมุน ตัวอย่างเช่น การเคลื่อนที่แบบหมุนในไจโรสโคปของ Seismology ในเยอรมนี สามารถวัดความผันแปรของนาทีในอัตราการหมุนของโลกได้
“ลองนึกภาพวงแหวนที่มีลำแสงเลเซอร์ตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา” วัลฮาลากล่าว “ถ้าวงแหวนไม่หมุน เวลาไปกลับของคานที่จะกลับมายังจุดตายตัวบนปริมณฑลจะเท่ากัน แต่เมื่อคุณหมุนวงแหวน เวลาไปกลับจะแตกต่างกัน และความแตกต่างจะเป็นสัดส่วนกับอัตราการหมุน”
“ลูกฮ็อกกี้” ของใยแก้วนำแสง
สามารถเพิ่มประสิทธิภาพเอฟเฟกต์ และทำให้ความไวของไจโรสโคปเพิ่มขึ้น โดยการเพิ่มระยะทางที่แสงเดินทาง ซึ่งมักจะทำได้โดยการส่งแสงลงมาตามสายไฟเบอร์ออปติกยาวๆ ทำให้เกิดอุปกรณ์ที่ดูเหมือน “เหมือนลูกฮ็อกกี้” การผลิตอุปกรณ์ดังกล่าวบนชิปวงจรรวมจะเป็นเรื่องยากหรือเป็นไปไม่ได้ตามที่Daniel Blumenthalจาก University of California, Santa Barbara ซึ่งไม่ใช่สมาชิกในทีมของ Valhala
วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้อยู่ในรูปแบบอื่น
ของออปติคัลไจโรสโคปที่เรียกว่าวงแหวนเลเซอร์ไจโรสโคป แทนที่จะใช้ใยแก้วนำแสงแบบม้วนยาว ไจโรสโคปแบบวงแหวนเลเซอร์ส่งคลื่นแสงในทั้งสองทิศทางซ้ำแล้วซ้ำเล่ารอบๆ ช่องเลเซอร์แบบวงกลมเดียวกัน “แทนที่จะต้องวิ่งไปตามความยาวจริง 200 ม. หรือนานกว่านั้น คุณกำลังรีไซเคิลแสงและขยายแสงผ่านการฉายแสง” วาฮาลาอธิบาย “การดำเนินการรีไซเคิลผ่านการเดินทางไปกลับหลายครั้งทำให้ไจโรสโคปเลเซอร์วงแหวนมีความไว”
โดยหลักการแล้ว เราสามารถส่งแสงเลเซอร์ที่มีความถี่เท่ากันทั้งสองทิศทางรอบช่องเดียวกันได้ ที่การหมุนเป็นศูนย์ จะไม่มีความถี่บีตระหว่างคลื่นที่รบกวน และความถี่ของบีตจะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราการหมุนเพิ่มขึ้น
ออกจากระบบน่าเสียดายที่ในเลเซอร์ไจโรสโคปแบบวงแหวน ความถี่ตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกามักจะล็อคเข้าด้วยกัน ทำให้เอฟเฟกต์ Sagnac ลดลงด้วยอัตราการหมุนที่ต่ำ “เทคนิคต่างๆ ได้รับการพัฒนาในเครื่องไจโรสโคปแบบวงแหวน-เลเซอร์เชิงพาณิชย์ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา รวมถึงการโยกอุปกรณ์ไปมาทางกลไกเพื่อปลดล็อกความถี่และปล่อยให้การวัดดำเนินไป” Valhala อธิบาย
ตอนนี้ ทีมงานของ Vahala ได้พัฒนาโซลูชันที่หรูหรายิ่งขึ้น โดยการฉีดสัญญาณเลเซอร์ปั๊มตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาที่แตกต่างกันเข้าไปในโพรง สิ่งเหล่านี้สร้างสัญญาณเลเซอร์วงแหวนผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการกระเจิงของ Brillouin ที่ถูกกระตุ้น สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้สัญญาณเลเซอร์สองตัวล็อคเข้าด้วยกันและให้ความถี่บีตระหว่างสัญญาณที่ไม่เป็นศูนย์
การหมุนเพิ่มเติมใดๆ จะเปลี่ยนความถี่ของจังหวะนี้
นักวิจัยใช้เทคนิคนี้ในเครื่องวัดการหมุนวนแบบออปติคัลที่มีช่องเลเซอร์วงแหวนขนาด 36 มม. บนชิปซิลิกอน พวกเขาวางอุปกรณ์ไว้บนโต๊ะออปติคัลแล้วเอียงไปทางทิศเหนือก่อนแล้วจึงค่อยไปทางทิศใต้ เพื่อตรวจจับความแตกต่างของความถี่ที่เทียบเท่ากับที่คาดไว้จากการหมุนของโลก
Blumenthal แสดงความคิดเห็นว่า “ผู้คนรวมถึงกลุ่มของฉัน เคยวางเลเซอร์ไจโรบนชิปมาก่อน แต่ส่วนที่ยากซึ่งบทความนี้เอาชนะได้คือการทำลายการล็อคนี้รอบจุดศูนย์” เขากล่าวเสริมว่า “การวัดอัตราการหมุนของโลกถือเป็นมาตรฐานที่ดีที่สุดที่คุณสามารถทำได้เมื่อไม่มีการเคลื่อนที่ เพราะถ้าคุณสามารถวัดได้ว่าคุณสามารถวัดการหมุนรอบอื่น ๆ แล้วลบอัตราการหมุนของโลกออก”
ก้าวแรกที่สำคัญ
Blumenthal ชี้ให้เห็นว่ามีเพียงช่องเรโซแนนซ์เท่านั้นที่อยู่บนชิป โดยมีเลเซอร์ปั๊ม เครื่องตรวจจับ และส่วนประกอบอื่นๆ ภายนอกชิปในตัวเครื่องที่มีเสถียรภาพ อย่างไรก็ตาม การสร้างช่องบนชิปเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญต่อเทคโนโลยีบนชิปอย่างสมบูรณ์ ทีมงานของ Vahala เห็นด้วยว่าเทคโนโลยียังไม่พร้อมสำหรับการค้าและกำลังดำเนินการต่อไป
อ่านเพิ่มเติมต้นแบบ GINGERino ที่ LNGS
เลเซอร์วงแหวนใต้ดินจะทำให้การทดสอบมีสัมพัทธภาพทั่วไป
อย่างไรก็ตาม Vahala กล่าวว่าลำดับความสำคัญหลักของกลุ่มคือเพิ่มความอ่อนไหว “มีไจโรสโคป MEMS เพียงเล็กน้อยที่อิงจากเอฟเฟกต์ Coriolis ในโทรศัพท์มือถือ วิดีโอเกม – ทุกที่ที่คุณต้องการวิธีการวัดทิศทางของบางสิ่งที่มีต้นทุนต่ำมาก – และสิ่งเหล่านี้คือไจโรสโคปที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์มากที่สุดเท่าที่เคยมีมา” เขากล่าว
“ไจโรสโคป [ของเรา] สามารถแข่งขันกับอุปกรณ์ MEMS เหล่านี้ได้ แต่ทำไมใครๆ ก็อยากจ่ายเงินเพื่อพัฒนาไจโรสโคปแบบออปติคัลบนชิปเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในระดับเดียวกับอุปกรณ์ MEMS อุปกรณ์ Sagnac เหล่านี้มีศักยภาพที่จะให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นมาก และที่ใดที่หนึ่งระหว่างปัจจัยสิบถึงหนึ่งปัจจัยของการปรับปรุงร้อยครั้ง อุปกรณ์เหล่านี้อาจเริ่มสร้างพื้นที่แอปพลิเคชันแยกจากกัน”
Mazziotti กล่าวว่าขณะนี้กลุ่มกำลังทำงานร่วมกับผู้ทดลองเพื่อสร้างวัสดุดังกล่าวในห้องปฏิบัติการ แทนที่จะใช้ชั้นเซมิคอนดักเตอร์สองชั้นเพื่อสร้างคอนเดนเสท excitonic ล้วนๆ เขากล่าวว่าตัวเลือกที่ชัดเจนที่สุดสำหรับคอนเดนเสทของ fermion-exciton น่าจะเป็นชั้นตัวนำยิ่งยวด แม้ว่าในขั้นตอนนี้ เขาไม่รู้ว่าจะใช้ตัวนำยิ่งยวดประเภทใด “นี่คงเป็นสูตรเขย่าแล้วอบสำหรับวัสดุที่มีคุณสมบัติสองอย่างนี้” เขากล่าว
Credit : aioproductions.net americanhovawartclub.com asdcarlopoletti.com askdrwang.com benamatirecruiter.com blisterama.info bobosbigtopbabes.com bookbrouser.com brandrecoveryseries.com burberryoutletshoponline.net
