Le plus petit gyroscope optique au monde a la taille d’un grain de …

Les gyroscopes sont des dispositifs multifonctionnels utilisés pour aider à tout orienter, des véhicules aux drones. Ils sont présents dans presque tous les éléments technologiques utilisés aujourd’hui. Ces versions plus petites du gyroscope avancé sont appelées capteur microélectromécanique (MEMS) et sont également présentes dans vos téléphones portables. Les MEM ont une sensibilité limitée et les ingénieurs ont développé un gyroscope optique de qualité supérieure qui fonctionne avec une plus grande précision et avec l’omission de pièces mobiles. Pour cela, ces appareils s’appuient sur un phénomène appelé effet Sagnac.

Un physicien français Georges Sagnac a travaillé sur cet effet optique qui est basé sur la théorie d’Einstein de la relativité générale et travaille en voyant le gyroscope optique diviser un faisceau de lumière en deux. Il tourne alors pour manipuler l’arrivée des faisceaux séparés au niveau de son détecteur. Cela génère deux faisceaux jumeaux se déplaçant dans des directions opposées le long d’un trajet circulaire qui se rencontrent ensuite au même détecteur de lumière à des moments différents, car le mouvement de rotation a retardé le déplacement de l’un des faisceaux. Le déphasage résultant est appelé effet Sagnac et est utilisé pour calculer l’orientation très précisément à l’aide de gyroscopes optiques.

Les meilleurs gyroscopes optiques haute performance sont plus grands que la taille d’une balle de golf et sont incompatibles avec la plupart des appareils électroniques portables actuels. Les tentatives précédentes pour construire les versions plus petites de ces dispositifs de haute précision ont toujours abouti à un signal d’effet Sagnac réduit et à une fiabilité et une précision réduites. Une équipe d’ingénieurs Caltech dirigée par Ali Hajimiri, professeur Bren de génie électrique et de génie médical à la Division de l’ingénierie et des sciences appliquées, a trouvé un moyen de réduire ces appareils tout en améliorant leur précision. Cette découverte changera l’utilisation des gyroscopes optiques et les rendra encore plus populaires que les MEMS.

Le gyroscope optique Caltech est 500 fois plus petit que les meilleurs appareils actuellement disponibles sur le marché. Cela le rend plus petit qu’un grain de riz et lui permet également de détecter des changements de phase 30 fois plus petits que les modèles les plus précis. Pour ce faire, l’appareil utilise «l’amélioration réciproque de la sensibilité». Il s’agit d’une méthode pour éliminer le bruit réciproque des gyroscopes optiques sans affecter les signaux dérivés de l’effet Sagnac. De cette manière, le rapport signal sur bruit dans le système est amélioré sans avoir besoin d’un gros appareil. Le résultat est un petit gyroscope optique d’une précision incroyablement meilleure.