レーザー光ベースの加速度計
自動車のエアバッグは、速度の急激な変化を検出するセンサーである加速度計のおかげで展開します。加速度計は、ロケットや飛行機を正しい飛行経路に保ち、自動運転車のナビゲーションを提供し、画像を回転させて、携帯電話やタブレットで正しい向きを保つようにします。
研究者のチームは、信号を生成するために機械的ひずみの代わりにレーザー光を使用する厚さ1ミリメートルの加速度計を開発しました。他のいくつかの加速度計も光に依存していますが、新しい機器の設計により、測定プロセスがより簡単になり、より高い精度が提供されます。また、より広い周波数範囲で動作し、同様のデバイスよりも厳密にテストされています。
オプトメカニカル加速度計は、最高の市販の加速度計よりもはるかに正確であり、定期的なキャリブレーションの時間のかかるプロセスを経る必要はありません。実際、この機器は既知の周波数のレーザー光を使用して加速度を測定するため、最終的には、現在市販されている他の加速度計を校正するためのポータブル参照標準として機能し、より正確になります。加速度計は、特にGPS信号が利用できない場合に、軍用機、衛星、潜水艦などの重要なシステムでの慣性航法を改善する可能性もあります。
このデバイスは2つのシリコンチップで構成されており、赤外線レーザー光が下部のチップから入り、上部から出ます。上部のチップには、シリコンビームで吊り下げられたプルーフマスが含まれているため、加速に応じてマスを自由に上下に動かすことができます。プルーフマスのミラーコーティングと下部チップに取り付けられた半球ミラーが光共振器を形成します。赤外光の波長は、キャビティの共振波長とほぼ一致するように選択されます。これにより、光が2つの鏡面の間を何度も行き来して出て行くときに、光の強度を高めることができます。デバイスが加速すると、プルーフマスが移動し、キャビティの長さが変化し、共振波長がシフトします。これにより、反射光の強度が変化します。光学的読み取りにより、強度の変化が加速度の測定値に変換されます。
オプトメカニカル加速度計は、gの320億分の1の小さな加速度を検出します。ここで、gは地球の重力による加速度です。これは、同様のサイズと帯域幅を備えた現在市場に出回っている他の加速度計よりも高い感度です。さらなる改善により、このデバイスは、他の加速度計を実験室に持ち込むことなく校正するための、ポータブルで高精度の参照デバイスとして使用できるようになりました。
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