इन्जिनियरहरूले संसारको सबैभन्दा सानो प्रकाश-सेन्सिङ जाइरोस्कोप बनाएका छन् जसलाई सजिलैसँग सानो पोर्टेबल आधुनिक प्रविधिमा एकीकृत गर्न सकिन्छ।
Gyroscopes हामी आजको समयमा प्रयोग गर्ने हरेक प्रविधिमा सामान्य छ। Gyroscopes सवारी साधन, ड्रोन र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू जस्तै मोबाइल र पहिरन योग्यहरूमा प्रयोग गरिन्छ किनभने तिनीहरूले त्रि-आयामी (3D) ठाउँमा उपकरणको सही अभिमुखीकरण जान्न मद्दत गर्दछ। मूलतः, जाइरोस्कोप एउटा पाङ्ग्राको एउटा यन्त्र हो जसले पाङ्ग्रालाई अक्षमा विभिन्न दिशामा छिटो घुम्न मद्दत गर्छ। एक मानक अप्टिकल जाइरोस्कोपमा पल्स लेजर लाइट बोक्ने स्पूल अप्टिकल फाइबर हुन्छ। यो घडीको दिशामा वा घडीको विपरीत दिशामा चल्छ। यसको विपरित, आधुनिक दिनको जाइरोस्कोपहरू सेन्सरहरू हुन्, उदाहरणका लागि मोबाइल फोनहरूमा माइक्रो इलेक्ट्रोमेकानिकल सेन्सर (MEMS) उपस्थित छन्। यी सेन्सरहरूले समान द्रव्यमानका दुई निकायहरूमा कार्य गर्ने बलहरू मापन गर्छन् तर जुन दुई फरक दिशाहरूमा डगमगइरहेका छन्।
Sagnac प्रभाव
सेन्सरहरू अहिले व्यापक रूपमा प्रयोग भए तापनि सीमित संवेदनशीलता र यसैले अप्टिकल gyroscopes आवश्यक छ। एउटा महत्त्वपूर्ण भिन्नता यो हो कि अप्टिकल जाइरोस्कोपहरूले समान कार्य गर्न सक्षम छन् तर कुनै चल भागहरू बिना र अधिक सटीकताका साथ। यो Sagnac प्रभाव द्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ, एक अप्टिकल घटना जसले आइन्स्टाइनको सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्तलाई कोणीय वेगमा परिवर्तनहरू पत्ता लगाउन प्रयोग गर्दछ। Sagnac प्रभाव को समयमा, लेजर प्रकाश को बीम दुई स्वतन्त्र बीम मा विभाजित छ जुन अब एक गोल पथ संग विपरित दिशा मा यात्रा अन्ततः एक प्रकाश डिटेक्टर मा भेटिन्छ। यो तब मात्र हुन्छ यदि उपकरण स्थिर छ र मुख्य रूपमा प्रकाश स्थिर गतिमा यात्रा गर्दछ। यद्यपि, यदि यन्त्र घुमिरहेको छ भने, प्रकाशको मार्ग पनि घुमाइन्छ जसले गर्दा दुई अलग-अलग बीमहरू फरक समयमा प्रकाश डिटेक्टरमा पुग्न सक्छन्। यो चरण परिवर्तनलाई Sagnac प्रभाव भनिन्छ र सिंक्रोनाइजेसनमा यो भिन्नता gyroscope द्वारा मापन गरिन्छ र अभिमुखीकरण गणना गर्न प्रयोग गरिन्छ।
Sagnac प्रभाव सिग्नलको आवाजको लागि धेरै संवेदनशील छ र कुनै पनि वरपरको आवाज जस्तै सानो थर्मल उतार-चढ़ाव वा कम्पनहरूले यात्रा गर्दा बिमहरूलाई बाधा पुर्याउन सक्छ। र यदि जाइरोस्कोप एकदम सानो आकारको छ भने यो अवरोधको लागि बढी प्रवण हुन्छ। अप्टिकल जाइरोस्कोपहरू स्पष्ट रूपमा धेरै प्रभावकारी हुन्छन् तर अप्टिकल जाइरोस्कोपहरूलाई मापन गर्न अर्थात् तिनीहरूको साइज घटाउन अझै चुनौतीपूर्ण छ, किनभने तिनीहरू साना हुँदै जाँदा तिनीहरूको सेन्सरबाट प्रसारण हुने संकेत पनि कमजोर हुन्छ र त्यसपछि सबै छरिएको आवाजमा हराउँछ। प्रकाश। यसले जाइरोस्कोपलाई आन्दोलन पत्ता लगाउन थप कठिनाई निम्त्याउँछ। यस परिदृश्यले साना अप्टिकल जाइरोस्कोपको डिजाइनलाई प्रतिबन्धित गरेको छ। राम्रो प्रदर्शन भएको सबैभन्दा सानो जाइरोस्कोप कम्तिमा गल्फ बलको आकारको हुन्छ र यसरी साना पोर्टेबल उपकरणहरूको लागि अनुपयुक्त हुन्छ।
सानो gyroscope को लागि नयाँ डिजाइन
क्यालिफोर्निया इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजी युएसएका अनुसन्धानकर्ताहरूले धेरै कम आवाजको अप्टिकल जाइरोस्कोप डिजाइन गरेका छन् जसले एमईएमएस सेन्सरको सट्टा लेजर प्रयोग गर्दछ र समान परिणामहरू प्राप्त गर्दछ। उनीहरुको अध्ययन मा प्रकाशित छ प्रकृति फोटोनिक्स। तिनीहरूले एउटा सानो 2-स्क्वायर-मिमी सिलिकन चिप लिए र प्रकाश मार्गनिर्देशन गर्न यसमा एउटा च्यानल स्थापना गरे। यो च्यानलले सर्कलको वरिपरि हरेक दिशामा प्रकाश यात्रा गर्न मार्गदर्शन गर्न मद्दत गर्दछ। इन्जिनियरहरूले दुईवटा डिस्कहरू प्रयोग गरेर लेजर बीमहरूको मार्गलाई लम्बाएर पारस्परिक आवाजलाई बाहिर निकाले। बीमको बाटो लामो हुँदै जाँदा, आवाजको मात्रा बराबर हुन्छ जसले गर्दा दुई बीमहरू मिल्दा सही मापन हुन्छ। यसले सानो यन्त्रको प्रयोगलाई सक्षम बनाउँछ तर अझै पनि सही परिणामहरू कायम राख्छ। यन्त्रले आवाज रद्द गर्न मद्दत गर्न प्रकाशको दिशा पनि उल्टो गर्छ। यो अभिनव जाइरो सेन्सरलाई XV-35000CB नाम दिइएको छ। सुधारिएको प्रदर्शन 'पारस्परिक संवेदनशीलता वृद्धि' विधि द्वारा प्राप्त गरिएको थियो। पारस्परिक भनेको यसले प्रकाशको दुई स्वतन्त्र बीमहरूलाई समान रूपमा असर गरिरहेको छ। Sagnac प्रभाव यी दुई बीमहरू बीचको परिवर्तन पत्ता लगाउनमा आधारित छ किनकि तिनीहरू विपरीत दिशामा यात्रा गरिरहेका छन् र यो गैर-पारस्परिक हुनु बराबर छ। प्रकाश मिनी अप्टिकल वेभगाइडहरू मार्फत यात्रा गर्दछ जुन साना नालीहरू हुन् जसले प्रकाश बोक्छ, विद्युतीय सर्किटमा तारहरू जस्तै। अप्टिकल मार्ग वा बाहिरी हस्तक्षेपमा कुनै पनि त्रुटिहरूले दुवै बीमहरूलाई असर गर्नेछ।
पारस्परिक संवेदनशीलताको बृद्धिले यो अप्टिकल जाइरोस्कोपलाई औंलाको नङको टुप्पो आकारको सानो चिपमा एकीकृत गर्न सक्षम बनाउँदै सिग्नल-टु-आवाज अनुपातमा सुधार गर्छ। यो सानो जाइरोस्कोप अवस्थित यन्त्रहरू भन्दा कम्तिमा 500 गुणा सानो छ तर हालको प्रणालीहरू भन्दा 30 गुणा सानो फेज शिफ्टहरू सफलतापूर्वक पत्ता लगाउन सक्छ। यो सेन्सर मुख्यतया क्यामेराको कम्पन सही गर्न प्रणालीहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। जाइरोस्कोपहरू अब विभिन्न क्षेत्रहरूमा अपरिहार्य छन् र हालको अनुसन्धानले देखाउँछ कि सानो अप्टिकल जाइरोस्कोप डिजाइन गर्न सम्भव छ यद्यपि यो प्रयोगशाला डिजाइन व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध हुन केही समय लाग्न सक्छ।
***
{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}
स्रोत (हरू)
खिल पीपी एट अल 2018। पारस्परिक संवेदनशीलता वृद्धिको साथ नानोफोटोनिक अप्टिकल जाइरोस्कोप। प्रकृति फोटोनिक्स। ५(१०) https://doi.org/10.1038/s41566-018-0266-5
***
