新型光学陀螺仪有望用于航天器应用中

　　陀螺仪是帮助车辆、无人机、可穿戴设备等明确其在三维空间中方向的设备。光学陀螺仪借助“萨格纳克效应”（Sagnac Effect）来获得高精度。该效应以法国物理学家乔治斯·萨格纳克的名字命名，可用于计算方向。

新型光学陀螺仪，资料图

　　2018年的时候，美国科学家研制出了迄今全球最小的光学陀螺仪，其个头比一粒米还小，仅为目前最尖端光学陀螺仪大小的1/500，未来有望用于无人机和航天器上。

　　陀螺仪被称为卫星的姿态敏感器，主要负责感知卫星自身的姿态变化情况，再实时传输相应数据，确保卫星能够按照预定的轨迹飞行，并保持姿态的稳定。由于其功能特点，世界航天航空强国都在开展并强化该领域的研究，其中美国、法国等最先开展，且对该项技术实施封锁；相比之下，我国对陀螺仪的研究起步较晚。

　　在这种新型陀螺仪出现之前，市场上最小的高性能光学陀螺仪比高尔夫球还大，不适合于许多便携式应用。而且，随着光学陀螺仪越来越小，其捕获萨格纳克效应的信号也越来越弱，检测运动变得越来越困难，因而成为光学陀螺仪小型化之路上的“拦路虎”。

　　现在，加州理工学院电子工程和医学工程系教授阿里·哈吉米瑞领导的科研团队，研制出了一种新的光学陀螺仪，其大小仅为目前同类最先进设备的1/500，但它们能够检测到比这些系统小30倍的相位移动。

　　新型陀螺仪采用了一种名为“相互灵敏度增强”的新技术来改进性能。“相互”意味着对陀螺仪内两束光的影响一模一样。

　　由于萨格纳克效应依赖于检测两束光在相反方向上行进时的差异，因此它被认为是非互易的。在这种新型陀螺仪内部，光线从微型光学波导（携带光的小导管，功能与电线相同）中通过，光路中可能影响光束的缺陷（例如热波动或光散射）和任何外部干扰都将对两束光产生相同的影响。团队找到了一种方法来消除这种“相互”噪声，同时保留萨格纳克效应的信号。相互的灵敏度增强改善了系统中的信噪比，并使光学陀螺仪能集成到比一粒米还小的芯片上。

中科院稀土研发中心，资料图

　　延伸阅读：我国火箭发射背后的稀土材料

　　稀土是新能源、新材料、航空航天、信息、生物、军工等尖端科技领域和国防建设的重要基础材料。新世纪以来，我国航天航空设备中源自稀土的核心新材料已经从主要依赖进口，转变为越来越多实现了国产化。

　　在我国一次又一次的成功航天发射背后，采用稀土新材料制备技术的钐钴永磁辐射环功不可没，该设备为这一次次成功提供火箭精确定位、导航服务。钐钴永磁辐射环是一个不太起眼的小部件，但它用在火箭控制平台的陀螺仪上，能够自动控制电机速度，调整火箭方向，确保发射目标准确进入预定轨道。