Akselerometer Berbasis Laser Revolusioner: Sensor Gerakan Ultra-Tipis dan Ultra-Presisi
Airbag mobil melempar berkat sebuah akselerometer — sensor yang mendeteksi perubahan tiba-tiba dalam kecepatan. Akselerometer menjaga roket dan pesawat terbang tetap di jalur penerbangan yang benar, menyediakan navigasi untuk mobil otonom, dan memutar citra sehingga tetap terbalik pada ponsel dan tablet, di antara tugas penting lainnya.
Tim peneliti telah mengembangkan akselerometer tebal satu milimeter yang menggunakan cahaya laser alih-alih regangan mekanis untuk menghasilkan sinyal. Meskipun beberapa akselerometer lain juga bergantung pada cahaya, desain instrumen baru ini membuat proses pengukuran lebih sederhana, memberikan akurasi yang lebih tinggi. Ini juga beroperasi dalam rentang frekuensi yang lebih luas dan telah diuji dengan lebih ketat daripada perangkat serupa.
Akselerometer optomekanik jauh lebih presisi daripada akselerometer komersial terbaik dan tidak perlu melalui proses kalibrasi berkala yang memakan waktu. Faktanya, karena instrumen menggunakan cahaya laser dengan frekvensi yang diketahui untuk mengukur percepatan, itu pada akhirnya dapat berfungsi sebagai standar referensi portabel untuk mengkalibrasi akselerometer lain yang ada di pasaran, membuatnya lebih akurat. Akselerometer juga memiliki potensi untuk meningkatkan navigasi inersial dalam sistem kritis seperti pesawat militer, satelit, dan kapal selam, terutama ketika sinyal GPS tidak tersedia.
Perangkat ini terdiri dari dua chip silikon dengan cahaya laser infra merah masuk di chip bawah dan keluar di chip atas. Chip atas berisi massa bukti yang digantung oleh balok silikon, yang memungkinkan massa untuk bergerak ke atas dan ke bawah bebas sebagai respons terhadap percepatan. Lapisan cermin pada massa bukti dan cermin semi bola yang terpasang pada chip bawah membentuk rongga optik. Panjang gelombang cahaya infra merah dipilih sehingga hampir cocok dengan panjang gelombang resonan rongga, memungkinkan cahaya untuk membangun intensitas saat memantul kembali dan depan antara dua permukaan cermin berkali-kali sebelum keluar. Ketika perangkat mengalami percepatan, massa bukti bergerak, mengubah panjang rongga dan menggeser panjang gelombang resonan. Ini mengubah intensitas cahaya yang dipantulkan. Pembacaan optik mengubah perubahan intensitas menjadi pengukuran percepatan.
Akselerometer optomekanik mendeteksi percepatan sekecil 32 miliaran dari g, di mana g adalah percepatan akibat gravitasi Bumi. Itu lebih sensitif daripada akselerometer lain yang ada di pasaran dengan ukuran dan bandwidth yang serupa. Dengan perbaikan lebih lanjut, perangkat ini dapat digunakan sebagai perangkat referensi portabel, akurat tinggi untuk mengkalibrasi akselerometer lain tanpa harus membawanya ke laboratorium.
