ఇంజనీర్లు ప్రపంచంలోని అతి చిన్న కాంతి-సెన్సింగ్ గైరోస్కోప్‌ను నిర్మించారు, ఇది అతిచిన్న పోర్టబుల్ ఆధునిక సాంకేతికతలో సులభంగా విలీనం చేయబడుతుంది.
గైరోస్కోప్‌లు నేటి కాలంలో మనం ఉపయోగించే ప్రతి సాంకేతికతలోనూ సర్వసాధారణం. గైరోస్కోప్‌లు వాహనాలు, డ్రోన్‌లు మరియు మొబైల్‌లు మరియు ధరించగలిగే ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో ఉపయోగించబడతాయి, ఎందుకంటే అవి త్రీ-డైమెన్షనల్ (3D) స్థలంలో పరికరం యొక్క సరైన ధోరణిని తెలుసుకోవడంలో సహాయపడతాయి. వాస్తవానికి, గైరోస్కోప్ అనేది చక్రం యొక్క పరికరం, ఇది చక్రం వివిధ దిశలలో అక్షం మీద వేగంగా తిరుగుతుంది. ఒక ప్రమాణం ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌లో పల్స్ లేజర్ లైట్‌ని మోసుకెళ్లే స్పూల్డ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ ఉంటుంది. ఇది సవ్యదిశలో లేదా అపసవ్య దిశలో నడుస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, ఆధునిక కాలపు గైరోస్కోప్‌లు సెన్సార్లు, ఉదాహరణకు మొబైల్ ఫోన్‌లలో మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సెన్సార్ (MEMS) ఉన్నాయి. ఈ సెన్సార్లు ఒకే ద్రవ్యరాశి యొక్క రెండు ఎంటిటీలపై పనిచేసే శక్తులను కొలుస్తాయి, అయితే ఇవి రెండు వేర్వేరు దిశల్లో కదులుతాయి.
సాగ్నాక్ ప్రభావం
ఇప్పుడు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్న సెన్సార్లు పరిమిత సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉన్నాయి ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌లు అవసరమా. కీలకమైన తేడా ఏమిటంటే, ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌లు ఒకే విధమైన పనిని చేయగలవు, అయితే ఎటువంటి కదిలే భాగాలు లేకుండా మరియు మరింత ఖచ్చితత్వంతో ఉంటాయి. కోణీయ వేగంలో మార్పులను గుర్తించడానికి ఐన్స్టీన్ యొక్క సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతాన్ని ఉపయోగించే ఒక ఆప్టికల్ దృగ్విషయమైన సాగ్నాక్ ప్రభావం ద్వారా ఇది సాధించబడుతుంది. సాగ్నాక్ ప్రభావం సమయంలో, లేజర్ కాంతి పుంజం రెండు స్వతంత్ర కిరణాలుగా విభజించబడింది, ఇది ఇప్పుడు ఒక గుండ్రని మార్గంలో వ్యతిరేక దిశలలో ప్రయాణించి చివరికి ఒక కాంతి డిటెక్టర్ వద్ద కలుస్తుంది. పరికరం స్థిరంగా ఉంటే మరియు ప్రధానంగా కాంతి స్థిరమైన వేగంతో ప్రయాణిస్తున్నందున ఇది జరుగుతుంది. అయినప్పటికీ, పరికరం తిరుగుతున్నట్లయితే, కాంతి యొక్క మార్గం కూడా తిప్పబడుతుంది, దీని వలన రెండు వేర్వేరు కిరణాలు వేర్వేరు సమయ బిందువులో లైట్ డిటెక్టర్‌ను చేరుకుంటాయి. ఈ దశ మార్పును సాగ్నాక్ ప్రభావం అని పిలుస్తారు మరియు సమకాలీకరణలో ఈ వ్యత్యాసం గైరోస్కోప్ ద్వారా కొలవబడుతుంది మరియు విన్యాసాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
సిగ్నల్‌లోని శబ్దానికి సాగ్నాక్ ప్రభావం చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు చిన్న థర్మల్ హెచ్చుతగ్గులు లేదా వైబ్రేషన్‌ల వంటి ఏదైనా చుట్టుపక్కల శబ్దం కిరణాలు ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు వాటికి అంతరాయం కలిగిస్తుంది. మరియు గైరోస్కోప్ చాలా చిన్న పరిమాణంలో ఉంటే, అది అంతరాయం కలిగించే అవకాశం ఉంది. ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌లు స్పష్టంగా చాలా ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి, అయితే ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌లను తగ్గించడం అంటే వాటి పరిమాణాన్ని తగ్గించడం అనేది ఇప్పటికీ ఒక సవాలుగా ఉంది, ఎందుకంటే అవి చిన్నవిగా మారినప్పుడు వాటి సెన్సార్‌ల నుండి ప్రసారం చేయబడిన సిగ్నల్ కూడా బలహీనపడుతుంది మరియు తర్వాత అన్ని చెల్లాచెదురుగా ఏర్పడే శబ్దంలో పోతుంది. కాంతి. ఇది గైరోస్కోప్ కదలికను గుర్తించడంలో మరింత కష్టతరం చేస్తుంది. ఈ దృశ్యం చిన్న ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌ల రూపకల్పనను పరిమితం చేసింది. మంచి పనితీరును కలిగి ఉండే అతి చిన్న గైరోస్కోప్ కనీసం గోల్ఫ్ బాల్ పరిమాణంలో ఉంటుంది మరియు చిన్న పోర్టబుల్ పరికరాలకు సరిపోదు.
చిన్న గైరోస్కోప్ కోసం కొత్త డిజైన్
కాలిఫోర్నియా ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ USAలోని పరిశోధకులు MEMS సెన్సార్‌లకు బదులుగా లేజర్‌ను ఉపయోగించే చాలా తక్కువ శబ్దంతో ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌ను రూపొందించారు మరియు సమానమైన ఫలితాలను పొందుతారు. వారి అధ్యయనం ప్రచురించబడింది నేచర్ ఫొటోనిక్స్. వారు ఒక చిన్న 2-చదరపు-మి.మీ సిలికాన్ చిప్‌ని తీసుకుని, కాంతిని గైడ్ చేయడానికి దానిపై ఛానెల్‌ని ఇన్‌స్టాల్ చేసారు. ఈ ఛానెల్ వృత్తం చుట్టూ ప్రతి దిశలో కాంతి ప్రయాణించేలా మార్గనిర్దేశం చేస్తుంది. ఇంజనీర్లు రెండు డిస్క్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా లేజర్ కిరణాల మార్గాన్ని పొడిగించడం ద్వారా పరస్పర శబ్దాన్ని తొలగించారు. పుంజం యొక్క మార్గం పొడవుగా మారడంతో, రెండు కిరణాలు కలిసినప్పుడు ఖచ్చితమైన కొలత ఫలితంగా శబ్దం మొత్తం సమం చేయబడుతుంది. ఇది చిన్న పరికరాన్ని ఉపయోగించడాన్ని అనుమతిస్తుంది, కానీ ఇప్పటికీ ఖచ్చితమైన ఫలితాలను నిర్వహిస్తుంది. నాయిస్ క్యాన్సిలేషన్‌లో సహాయం చేయడానికి పరికరం కాంతి దిశను కూడా రివర్స్ చేస్తుంది. ఈ వినూత్న గైరో సెన్సార్ పేరు XV-35000CB. 'పరస్పర సున్నితత్వం మెరుగుదల' పద్ధతి ద్వారా మెరుగైన పనితీరు సాధించబడింది. పరస్పరం అంటే ఇది రెండు స్వతంత్ర కాంతి కిరణాలను ఒకే పద్ధతిలో ప్రభావితం చేస్తుంది. ఈ రెండు కిరణాలు వ్యతిరేక దిశల్లో ప్రయాణిస్తున్నందున వాటి మధ్య మార్పును గుర్తించడంపై సాగ్నాక్ ప్రభావం ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఇది పరస్పరం లేనిదానికి సమానం. మినీ ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌ల ద్వారా కాంతి ప్రయాణిస్తుంది, ఇవి ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లోని వైర్‌ల మాదిరిగానే కాంతిని తీసుకువెళ్లే చిన్న వాహకాలు. ఆప్టికల్ మార్గంలో ఏవైనా లోపాలు లేదా బయటి జోక్యం రెండు కిరణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది.
పరస్పర సున్నితత్వం యొక్క మెరుగుదల సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తిని మెరుగుపరుస్తుంది, ఈ ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌ను ఒక చిన్న చిప్‌లో విలీనం చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. ఈ చిన్న గైరోస్కోప్ ఇప్పటికే ఉన్న పరికరాల కంటే కనీసం 500 రెట్లు చిన్నదిగా ఉంటుంది, అయితే ప్రస్తుత సిస్టమ్‌ల కంటే 30 రెట్లు చిన్న దశ మార్పులను విజయవంతంగా గుర్తించగలదు. కెమెరా వైబ్రేషన్‌లను సరిచేయడానికి ఈ సెన్సార్ ప్రాథమికంగా సిస్టమ్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది. గైరోస్కోప్‌లు ఇప్పుడు వివిధ రంగాలలో అనివార్యమైనవి మరియు ప్రస్తుత పరిశోధనలు చిన్న ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్‌లను రూపొందించడం సాధ్యమేనని చూపిస్తుంది, అయితే ఈ ప్రయోగశాల రూపకల్పన వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులోకి రావడానికి కొంత సమయం పట్టవచ్చు.
***
{ఉదహరించబడిన మూలం(ల) జాబితాలో దిగువ ఇవ్వబడిన DOI లింక్‌ను క్లిక్ చేయడం ద్వారా మీరు అసలు పరిశోధనా పత్రాన్ని చదవవచ్చు}
మూల (లు)
ఖియాల్ PP మరియు ఇతరులు 2018. పరస్పర సున్నితత్వం మెరుగుదలతో నానోఫోటోనిక్ ఆప్టికల్ గైరోస్కోప్. నేచర్ ఫొటోనిక్స్. 12(11) https://doi.org/10.1038/s41566-018-0266-5
***
