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美国防机构研发光微型传感器 可助导航监视等


作者:RFID世界网收录 来源:中国新闻网 2013-10-30 14:49:23 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:10月28日电 据中国国防科技信息网报道,微机电系统,又被称为MEMS,在现代军事系统中无处不在,如导航陀螺仪、轻质收音机的微型麦克风,诊断伤员病情的医用生物传感器。这么广泛的应用源于MEMS器件的便携性、低功耗、低成本。虽然目前使用MEMS传感器十分普遍,但他们的工作性能仍低于理论极限的多个量级。导致此现象源于两个障碍:热波动和随机量子波动,被称为标准量子极限屏障。

关键词:MEMS[88篇]  传感器[1160篇]  导航[77篇]  

  10月28日电 据中国国防科技信息网报道,微机电系统,又被称为MEMS,在现代军事系统中无处不在,如导航陀螺仪、轻质收音机的微型麦克风,诊断伤员病情的医用生物传感器。这么广泛的应用源于MEMS器件的便携性、低功耗、低成本。虽然目前使用MEMS传感器十分普遍,但他们的工作性能仍低于理论极限的多个量级。导致此现象源于两个障碍:热波动和随机量子波动,被称为标准量子极限屏障。

  美国国防预先研究计划局(DARPA)的“光辐射冷却和供暖集成器件”(ORCHID)计划的目的就是提高MEMS性能,克服后者的障碍。克服标准量子极限,或海森堡极限,对器件的量子状态提出精细的工程要求。ORCHID项目就是将微光学和机械部件组合到一个“光机”器件中。配以新的测量技术,此器件可超越量子极限运行。项目在最近取得了里程碑式进展,美国加州理工学院的ORCHID研究人员报道了一个新的方法在一个芯片上生成了“压缩光”。他们的工作在最近发表在自然杂志上,名称为《源自硅微机械谐振器的压缩光》,文中有详细报道。

  DARPA的ORCHID项目经理Jamil Abo-Shaeer指出:“加州理工学院的研究人员使用变形的光学谐振腔,减小幅度波动,产生压缩光,改变了典型的噪声性能。”研究人员显著减小光的振幅噪声,而其它参数没有参与测量。总体而言,系统的整体噪声是不变的,只是将噪声从所测量的参数上转移,而不改变先前的研究。这个新计划采用芯片级、硅基技术,可部署应用于传感器中。

  压缩光一直以来都是研究重点,以寻求更精确的测量方法。例如,DARPA的量子辅助传感与读取(QuASAR)项目就是研制一个光机械加速度计,其中压缩光在提高加速度计灵敏度方面发挥了重要作用。美国科罗拉多大学的QuASAR研究人员在最近发表于“物理评论X”杂志上的论文《强光机械压缩光》中给出了详细描述,由毫米级尺寸硅-氮化物薄膜的法布里-玻罗光学谐振腔产生压缩光。其它QuASAR相关研究包括磁场传感和时间维持,还可利用压缩光实现性能的提升。

  压缩光的方法最近在项目中取得了突破,可使其从基础研究快速过渡到实际应用中。自从2010年以来,ORCHID还开发了集成光机械器件实现低相位噪声微波振荡器,可用于多个国防领域,包括安全通信、导航和监视。ORCHID技术还可用于光处理,如片上光延迟、开关、高效的光波长转换器、光存储和高速可调光滤波器。

  近期ORCHID项目经理Robert Lutwak评价这次在定位、导航和定时实际应用中的重要性,“由于20世纪90年代DARPA推动MEMS制造技术的早期发展,MEMS器件已在商用和国防导航和传感系统中取得了关键作用。最近ORCHID的研究成果为新一代具备优异性能的MEMS惯性传感器的发展铺平道路。”

 

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