1. Характеристика и тестирование оптомеханического акселерометра Micro-g в режиме шепчущей галереи (arXiv)
Автор:Ю. Л. Ли, П. Ф. Баркер
Аннотация. Навигация, устройства биослежения и гравитационная градиентометрия входят в число разнообразных приложений, требующих сверхчувствительных измерений ускорения. Мы описываем акселерометр, в котором используется дисперсионная и диссипативная связь движения резонатора оптической моды шепчущей галереи (WGM) с волноводом. В качестве оптического резонатора и инерционной пробной массы используется кремнеземная микросфера-консоль. Отклонения кантилевера в ответ на ускорение изменяют мимолетную связь между микросферой и волноводом, что, в свою очередь, вызывает измеримый сдвиг частоты и расширение резонанса МШГ. Изложена теория этого оптомеханического отклика. Извлекая дисперсионные и диссипативные оптомеханические скорости из данных, мы находим хорошее соответствие между нашей моделью и откликом датчика. Измерена плотность шума 4,5 мкг Гц-1/2 с нестабильностью смещения 31,8 мкг (g = 9,81 мс-2), ограниченная классическим шумом, превышающим тепловое движение пробной массы. Показано, что обратная связь с обратной связью снижает нестабильность смещения и долговременный дрейф. В настоящее время этот датчик превосходит как коммерческие акселерометры, используемые для навигации, так и в баллистокардиологии для мониторинга притока крови к сердцу. Дальнейшая оптимизация позволит обнаруживать гравитационную силу на ближнем расстоянии с работой за пределами лаборатории для наземной или космической градиентометрии.
2. Микрочип оптико-механический акселерометр (arXiv)
Автор:Александр Г. Краузе, Мартин Уингер, Тим Д. Блазиус, Цян Линь, Оскар Пейнтер
Вывод:мониторинг ускорений необходим для различных приложений, от инерциальной навигации до бытовой электроники. Основной принцип работы акселерометра заключается в измерении смещения гибко установленной испытательной массы; чувствительное измерение смещения может быть реализовано с использованием емкостных, пьезоэлектрических, туннельно-токовых или оптических методов. В то время как оптическое считывание обеспечивает превосходное разрешение смещения и устойчивость к электромагнитным помехам, современные оптические акселерометры либо не допускают интеграции в масштабе чипа, либо требуют громоздких тестовых масс. Здесь мы демонстрируем оптомеханический акселерометр, который использует сверхчувствительное полностью оптическое считывание смещения с использованием плоского резонатора фотонного кристалла, монолитно интегрированного с нанопривязанной тестовой массой с высокой механической добротностью. Эта архитектура устройства обеспечивает полную интеграцию на кристалле и обеспечивает разрешение широкополосного ускорения 10 мкг/рт-Гц, полосу пропускания более 20 кГц и динамический диапазон 50 дБ при требованиях к оптической мощности субмилливатта. Кроме того, используемые здесь тестовые массы в нанограммах допускают оптомеханическое обратное действие в виде эффекта охлаждения или оптической пружины, создавая основу для нового класса датчиков движения.
3. Оптомеханический акселерометр по оси Z (arXiv)
Автор: Дэвид Н. Хатчисон, Сунил А. Бхаве
Аннотация: мы демонстрируем акселерометр с осью Z, который использует волноводный свет для обнаружения смещения массы. Акселерометр состоит из двух уложенных друг на друга колец (одно фиксированное и одно подвешенное над ним), образующих оптический кольцевой резонатор. Когда верхнее кольцо перемещается из-за ускорения по оси Z, эффективный показатель преломления изменяется, изменяя длину оптического пути и, следовательно, резонансную частоту оптической моды. Оптическое пропускание изменяется с ускорением, когда лазер смещен в сторону оптического резонанса. Этот нитрид-кремниевый «оптомеханический акселерометр с улучшенной полостью» (COMA) имеет чувствительность оптической модуляции 22 процента на g для наших устройств с самым высоким оптическим коэффициентом качества (Q_o).
