Крошечный гироскоп размером с зерно риса может помочь продвинуть гаджеты еще дальше.

Фото: Caltech

Электроника
Шрифты

Электроника внутри потребительских гаджетов часто представляет собой миниатюрные версии более крупных компонентов - например видеокамера, и это относится и к гироскопам, которые помогают устройству ориентироваться в 3D пространстве. Теперь ученые разработали способ сделать эти гироскопы намного, намного меньше.

Как миниатюрен гироскоп? Ну, на самом деле меньше зерна риса. Если вы надеетесь, что ваш следующий телефон будет легче вписываться в ваш карман - или будет даже достаточно маленьким, чтобы закрепить его на запястье, то это одно из нововведений, которые могут помочь в этом.

«Прибор, демонстрирущий эту технологию, способен обнаруживать сдвиги фаз в 30 раз меньше, чем современные миниатюрные волоконно-оптические гироскопы, несмотря на то, что его размер в 500 раз меньше», - объясняет команда, стоящая за работой.

Сегодняшние носимые устройства, смартфоны и беспилотные летательные аппараты используют микроэлектромеханические (MEMS) датчики в качестве гироскопов, чтобы определить, как они повернуты в пространстве: так к примеру ваш телефон знает, чтобы нужно переключиться с портретного вида на пейзаж, когда вы его поворачиваете.

Эти электронные гироскопы намного меньше вращающихся, вложенных колес, которые составляли первые модели, но они не всегда настолько точны, насколько могли бы быть. Это привело к разработке оптических гироскопов, которые используют расщепленный луч света, чтобы получить величину углового поворота прибора за время прохождения луча - это то, что известно как эффект Саньяка, открытом в 1913 году.

В то время как оптические гироскопы повышают точность, до сих пор они не были меньше, чем мяч для гольфа. Это подводит нас к новым исследованиям ученых из Калифорнийского технологического института (Caltech), которые использовали технику, которую они называют «взаимным усилением чувствительности», чтобы сделать оптические гироскопы существенно меньшими.

Эффект Саньяка работает, обнаруживая очень незначительные изменения в двух лучах света, расщепляемых от одного источника: эти различия могут быть декодированы гироскопом, чтобы судить о вращении и ориентации. Трюк, который исследователи отделили, - это отсеять некоторые из шумов от этих сигналов, сохраняя при этом вариации, существенные для эффекта Саньяка (то что «взаимно» влияет на оба луча света вместе).

Этот уменьшенный шум - или «повышение чувствительности» - означает, что вся система может работать с более слабыми сигналами, а это означает, что все можно уменьшить. Работа была опубликована в Nature Photonics.

Как и в случае с любым исследованием такого типа, должно пройти определенное количество времени, чтобы технология прошла путь от лаборатории до гаджета, который продается на полках вашего местного магазина электроники, но теперь вы знаете, что будет находиться в нем: сверхмалые гироскопы, которые более точны, чем когда-либо прежде.

Источник: New Atlas / Caltech