據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家研制出了迄今全球最小的光學(xué)陀螺儀，其個(gè)頭比一粒米還小，僅為目前最尖端光學(xué)陀螺儀大小的1/500，未來(lái)有望用于無(wú)人機(jī)和航天器上。

新型光學(xué)陀螺儀比一粒米還小

陀螺儀是幫助車(chē)輛、無(wú)人機(jī)、可穿戴設(shè)備等明確其在三維空間中方向的設(shè)備。光學(xué)陀螺儀借助“薩格納克效應(yīng)”（Sagnac Effect）來(lái)獲得高精度。該效應(yīng)以法國(guó)物理學(xué)家喬治斯·薩格納克的名字命名，可用于計(jì)算方向。

但目前市場(chǎng)上最小的高性能光學(xué)陀螺儀比高爾夫球還大，不適合于許多便攜式應(yīng)用。而且，隨著光學(xué)陀螺儀越來(lái)越小，其捕獲薩格納克效應(yīng)的信號(hào)也越來(lái)越弱，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)變得越來(lái)越困難，因而成為光學(xué)陀螺儀小型化之路上的“攔路虎”。現(xiàn)在，加州理工學(xué)院電子工程和醫(yī)學(xué)工程系教授阿里·哈吉米瑞領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)，研制出了一種新的光學(xué)陀螺儀，其大小僅為目前同類(lèi)最先進(jìn)設(shè)備的1/500，但它們可以檢測(cè)到比這些系統(tǒng)小30倍的相位移動(dòng)。新型陀螺儀采用了一種名為“相互靈敏度增強(qiáng)”的新技術(shù)來(lái)改進(jìn)性能。“相互”意味著對(duì)陀螺儀內(nèi)兩束光的影響一模一樣。由于薩格納克效應(yīng)依賴于檢測(cè)兩束光在相反方向上行進(jìn)時(shí)的差異，因此它被認(rèn)為是非互易的。

在新陀螺儀內(nèi)部，光線從微型光學(xué)波導(dǎo)（攜帶光的小導(dǎo)管，功能與電線相同）中通過(guò)，光路中可能影響光束的缺陷（例如熱波動(dòng)或光散射）和任何外部干擾都將對(duì)兩束光產(chǎn)生相同的影響。團(tuán)隊(duì)找到了一種方法來(lái)消除這種“相互”噪聲，同時(shí)保留薩格納克效應(yīng)的信號(hào)。相互的靈敏度增強(qiáng)改善了系統(tǒng)中的信噪比，并使光學(xué)陀螺儀能集成到比一粒米還小的芯片上。總編輯圈點(diǎn)從無(wú)到有地發(fā)明一種新工具或新方法極為可貴，對(duì)已有工具或方法進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)也是創(chuàng)新道路上不可或缺的一環(huán)。

把某種產(chǎn)品從笨重變得更為小巧實(shí)用就是其中一種。曾經(jīng)的電腦可以占滿整個(gè)屋子，如今把它塞進(jìn)手提包都綽綽有余。曾經(jīng)的手機(jī)跟磚頭一樣，如今隨時(shí)把它揣進(jìn)褲兜都毫無(wú)壓力。我們所享受的這些便捷，不僅僅得益于新工具的發(fā)明者，也得感謝為了讓它們變得更好而不懈努力的人。