从高尔夫球到米粒大小，世界最小光纤陀螺仪或将被应用于移动设备 | 蓝驰观察

　　《自然》杂志近日刊发来自加利福尼亚理工学院（California Institute of Technology）的研究人员在光纤陀螺仪领域的最新进展。如下图所示，该陀螺仪体积与米粒相仿，是当前体积最小的光纤陀螺仪的1/500。

　　由于光纤陀螺仪比当前手机等移动设备中所使用的微机电陀螺仪（MEMS）更加精确，因此该项研究将有助于提高移动设备三维定向的准确度。

　　从航海时代演变而来的陀螺仪如今被用在汽车、无人机、便携设备以及可穿戴设备中，在三维空间指引方向，已成为必不可少的一部分。

　　和航海时代的惯性自旋陀螺仪不同，现代陀螺仪已根据运行原理演化为多种品类，包括激光陀螺仪、光纤陀螺仪，以及微机电陀螺仪（MEMS）。

　　本文讨论的光纤陀螺仪运用光的干涉原理进行定向，其功能实现基于光通过光纤线圈形成的干涉。

　　两束激光从同一光纤的两端同时射入光纤中。由于光的速度是固定的，在存在转动的情况下，其中一束光的光程会比另一束光的光程略短，使两束光间存在相位差，该相位差可以通过干涉仪测得，即塞格尼克效应。这样，角速度的分量就可被转换成通过光电探测器测得的干涉模式的变化。

　　由于需要保证光纤线圈的长度，目前体积最小的光纤陀螺仪也足有高尔夫球大小，限制了其被应用在移动设备中的可能。此次研究的突破在于，制造出了体积仅为米粒大小的光纤陀螺仪，是此前最小光纤陀螺仪体积的1/500。值得一提的是，体积的减小的同时精度也有所提升，该设备可探测的相位差精度为此前的1/30。

　　在此前的技术方案中，由于光从光纤的两端分别射入，受到光纤不同部分质量、热胀冷缩等因素的影响，信号存在干扰。此次研究人员创新性地采用了一种被称为相互敏感度增强（reciprocal sensitivity enhancement）的技术，降低光纤内的信噪比，进而缩短光纤长度，减小设备体积。

　　由于光纤陀螺仪比当前手机等移动设备中所使用的微机电陀螺仪（MEMS）更加精确，因此该项研究将有助于提高移动设备三维定向的准确度。

　　参考论文：　https://authors.library.caltech.edu/88626/3/41566_2018_266_MOESM1_ESM.pdf