Tá innealtóirí tar éis gíreascóip braite solais is lú ar domhan a thógáil a d'fhéadfaí a chomhtháthú go héasca sa teicneolaíocht iniompartha nua-aimseartha is lú.
Gyroscopes coitianta i ngach teicneolaíocht a úsáidimid sa lá atá inniu ann. Úsáidtear gíreascóip i bhfeithiclí, drones agus gléasanna leictreonacha cosúil le fóin phóca agus inchaite mar go gcabhraíonn siad le treoshuíomh ceart feiste sa spás tríthoiseach (3D) a fhios. Ar dtús, is gléas de roth é gyroscóp a chabhraíonn leis an roth casadh go tapa ar ais i dtreonna difriúla. A caighdeánach optúla tá snáithín optúil spooled ag an gíreascóip a iompraíonn solas léasair bíog. Ritheann sé seo deiseal nó tuathal. I gcodarsnacht leis sin, is braiteoirí iad gíreascóip an lae inniu, mar shampla i bhfóin phóca tá braiteoir micrea-leictrimheicniúla (MEMS) i láthair. Tomhaiseann na braiteoirí seo fórsaí a fheidhmíonn ar dhá aonán a bhfuil mais chomhionann acu ach atá ag tonnadh i dhá threo dhifriúla.
An éifeacht Sagnac
Cé go n-úsáidtear go forleathan anois tá íogaireacht theoranta agus mar sin de gíreascóip optúla ag teastáil. Difríocht ríthábhachtach is ea go bhfuil gíreascóip optúla in ann tasc comhchosúil a dhéanamh ach gan aon pháirteanna inaistrithe agus níos cruinne. Is féidir é seo a bhaint amach le héifeacht Sagnac, feiniméan optúil a úsáideann teoiric Einstein maidir le coibhneasacht ghinearálta chun athruithe sa treoluas uilleach a bhrath. Le linn éifeacht Sagnac, déantar léas solais léasair a bhriseadh ina dhá léas neamhspleácha a thaistealaíonn anois i dtreonna contrártha ar chosán cruinn a thagann le chéile faoi dheireadh ag brathadóir solais amháin. Tarlaíonn sé seo ach amháin má tá an gléas statach agus go príomha toisc go bhfuil solas ag taisteal ar luas tairiseach. Mar sin féin, má tá an gléas ag rothlú, rothlaíonn cosán an tsolais freisin, rud a fhágann go sroichfidh an dá bhíoma ar leith an brathadóir solais ag pointe ama difriúil. Tugtar éifeacht Sagnac ar an athrú céime seo agus déantar an difríocht seo i sioncrónú a thomhas ag an gíreascóip agus úsáidtear é chun treoshuíomh a ríomh.
Tá éifeacht Sagnac an-íogair do thorann sa chomhartha agus is féidir le haon torann mórthimpeall ar nós luaineachtaí beaga teirmeacha nó creathadh cur isteach ar na bíomaí agus iad ag taisteal. Agus má tá méid i bhfad níos lú ag an gíreascóip is mó seans go gcuirfear isteach air. Is léir go bhfuil gíreascóip optúla i bhfad níos éifeachtaí ach is dúshlán fós é gíreascóip optúla a laghdú ie a méid a laghdú, mar de réir mar a éiríonn siad níos lú lagaíonn an comhartha a tharchuirtear óna braiteoirí freisin agus éiríonn sé caillte sa torann a ghineann na daoine scaipthe ar fad. éadrom. Cruthaíonn sé seo deacracht níos mó ag an gyroscóp chun gluaiseacht a bhrath. Chuir an cás seo srian le dearadh gíreascóip optúla níos lú. Is é an gyroscope is lú a bhfuil feidhmíocht mhaith aige ar a laghad méid liathróid gailf agus dá bhrí sin mí-oiriúnach le haghaidh feistí iniompartha beaga.
Dearadh nua le haghaidh gyroscope beag
Dhear taighdeoirí ag California Institute of Technology USA gíreascóip optúil le torann an-íseal a úsáideann léasair in ionad braiteoirí MEMS agus a fhaigheann torthaí coibhéiseacha. Foilsítear a staidéar i Fótóinic an Dúlra. Thóg siad sliseanna sileacain bídeach 2-cearnach-mm agus chuir siad cainéal air chun solas a threorú. Cuidíonn an cainéal seo le solas a threorú chun taisteal i ngach treo timpeall ciorcail. Chuir innealtóirí torann cómhalartach amach trí chonair na léasaí léasair a fhadú trí dhá dhiosca a úsáid. De réir mar a éiríonn cosán an bhíoma níos faide, déantar méid an torainn a chothromú agus mar thoradh air sin déantar tomhas cruinn nuair a thagann an dá bhíoma le chéile. Ligeann sé seo gléas níos lú a úsáid ach torthaí cruinne a choinneáil fós. Déanann an gléas treo an tsolais a aisiompú freisin chun cabhrú le torann a chealú. Tá an braiteoir gyro nuálaíoch seo ainmnithe XV-35000CB. Baineadh an fheidhmíocht fheabhsaithe amach trí mhodh 'feabhsú íogaireachta cómhalartach'. Ciallaíonn cómhalartach go bhfuil tionchar aige ar dhá léas neamhspleácha solais ar an mbealach céanna. Tá éifeacht Sagnac bunaithe ar athrú a bhrath idir an dá léas seo agus iad ag taisteal i dtreonna contrártha agus is ionann é seo agus a bheith neamh-chomhmhalartach. Gabhann an solas trí mhiontreoraithe tonnta optúla ar seoltaí beaga iad a iompraíonn solas, cosúil le sreanga i gciorcad leictreach. Cuirfidh aon imperfections sa chonair optúil nó trasnaíocht lasmuigh isteach ar an dá bhíoma.
Feabhsaítear íogaireacht chómhalartach leis an gcóimheas comhartha-go-torann a chumasaíonn an gíreascóip optúil seo a chomhtháthú le sliseanna bídeach b'fhéidir méid bharr na méar. Tá an gíreascóip bídeach seo ar a laghad 500 uair níos lú i méid ná na gléasanna atá ann cheana ach is féidir leis aistrithe céime a bhrath go rathúil 30 uair níos lú ná na córais reatha. Is féidir an braiteoir seo a úsáid go príomha i gcórais chun creathadh ceamara a cheartú. Tá gíreascóip riachtanach anois i réimsí éagsúla agus léiríonn taighde reatha gur féidir gíreascóip optúla níos lú a dhearadh cé go dtógfadh sé roinnt ama an dearadh saotharlainne seo a bheith ar fáil ar bhonn tráchtála.
***
Foinse / foinsí
Khial PP et al 2018. Gíreascóip optúil nanafótónach le feabhsú íogaireachta cómhalartach. Fótóinic an Dúlra. 12 (11). https://doi.org/10.1038/s41566-018-0266-5
***
