El giroscopio óptico en miniatura es más pequeño que un grano de arroz - Calendae - Calendae | Informática, Electrónica, CMS, Ciberseguridad

El giroscopio óptico en miniatura es más pequeño que un grano de arroz – Calendae

Hola otra vez. Yo soy Jordi Oriol y en esta ocasión hablaremos sobre El giroscopio óptico en miniatura es más pequeño que un grano de arroz – Calendae

Giroscopios están presentes en prácticamente cualquier dispositivo electrónico moderno. Se utilizan en una serie de tecnologías, como teléfonos móviles, vehículos, drones y dispositivos portátiles. Los giroscopios que se utilizan actualmente en nuestros teléfonos probablemente estarán basados ​​en MEMS. Caltech, ha viajado algunas millas más, desarrollando con éxito un nuevo tipo de giroscopio que es 500 veces más pequeño y 30 veces más sensible que la versión MEMS. Esta investigación fue publicado en Nature este mes.

Los giroscopios convencionales basados ​​en MEMS funcionan midiendo las fuerzas de dos masas idénticas que oscilan y se mueven en direcciones opuestas. Por otro lado, el giroscopio óptico desarrollado por el equipo de investigación de Caltech utiliza láseres en lugar de MEMS para lograr el mismo resultado. Si bien los giroscopios ópticos son efectivos en teoría, en la práctica han sido difíciles de escalar, porque la relación ruido / señal es inversamente proporcional al tamaño del giroscopio óptico.

El nuevo giroscopio óptico, está basado en Efecto sagnac. Este efecto fue descubierto por el físico francés Georges Sagnac y el efecto se basa en el principio de relatividad general de Einstein para identificar cambios en la velocidad angular. Principalmente, un láser se divide en dos haces y cada haz se proyecta a lo largo de un lado de un disco. Debido a que la luz viaja siempre a velocidad constante, los dos rayos llegan al final del disco al mismo tiempo, siempre que el disco no esté en movimiento. Si el disco gira, los rayos láser alcanzarán el punto final sin sincronizar.

El giroscopio mide esta diferencia de tiempo, ya que el radio del punto final tiene pequeños cambios en sus propiedades que pueden revelar cambios en el estado de un objeto, como si acabara de levantar el teléfono o dejarlo caer. Sin embargo, el efecto Sagnac suele ser sensible al ruido en la señal. Cosas como pequeñas fluctuaciones térmicas, vibraciones de objetos en movimiento o ruidos fuertes pueden perturbar los rayos mientras viajan.

Cuanto más pequeño es el giróscopo, más fácil se rompe. De hecho, los giroscopios ópticos de alto rendimiento más pequeños que funcionan hoy en día son del tamaño de una pelota de golf. Esto dificulta su instalación en dispositivos pequeños como un reloj. Para contrarrestar estos problemas, al equipo de investigación de Caltech se le ocurrió la idea de alargar el camino que recorrerán los rayos láser, permitiéndoles colocar discos pequeños en lugar de grandes, manteniendo el mismo nivel de precisión. Segundo Ali Hajimiri, Profesor Bren de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, y líder del estudio, la técnica se conoce como «mejora de la sensibilidad mutua». En este contexto, «recíproco» significa que afecta a ambos haces de luz dentro del giroscopio por igual.

Esta técnica funciona usando dos discos en lugar de uno y luego cambiando la dirección en la que la luz viaja hacia adelante y hacia atrás. Esto amplía la trayectoria de los rayos a varios miles de rotaciones en lugar de una. Si la trayectoria de los rayos es más larga, la cantidad de ruido es más uniforme entre los dos rayos, suavizando así los defectos de la interferencia externa, y esto da como resultado una medición precisa cuando los rayos finalmente se encuentran. Si bien la investigación ha atraído cierta atención, debemos tener en cuenta que se necesita mucho tiempo para que innovaciones como esta lleguen del laboratorio a las fábricas para la producción comercial. La investigación ha demostrado que es posible diseñar giroscopios ópticos de este tamaño diminuto, pero puede llevar muchos años obtener resultados en un producto comercial.

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