EO_475

TECH INSIGHT NEWS TECHNOLOGIES 21 - ELETTRONICA OGGI 475 - GENNAIO/FEBBRAIO 2019 La collaborazione con Infineon non significa comunque che il metodo sarà utilizzato soltanto da questa azienda, e potenzialmente può essere adottato da qualsiasi produttore. Inoltre, il team di sviluppo sta attualmente lavorando per migliorare ulteriormente il processo. Attualmente, in- fatti, è basato su una simulazione che richiede parecchio tempo, ma sono allo studio dei sistemi per ottenere i dati critici direttamente dalle misure. Un nuovo approccio ai giroscopi ottici miniaturizzati Francesco Ferrari I giroscopi sono dispositivi che aiutano a conoscere l’orientamento in uno spazio tridimensionale e trovano quindi applicazione in una notevole varietà di prodotti, dai veicoli ai dispositivi wearable, dai droni agli smartphone. Attualmente molti giroscopi usano la tecnologia MEMS per misurare i cambiamenti delle forze che agiscono su due masse identiche che oscillano e si muovono in direzioni opposte. I limiti di questa tecnologia però sono di- versi, a partire dalla sensibilità, per cui spesso si fa ricorso a tecnologie ottiche. Questo secondo tipo di girosco- pio non ha parti mobili e offre un maggior livello di accuratezza. I giroscopi ottici si basano su un fenomeno che deriva dalla teoria della relatività generale e chiamato effetto Sagnac. In pratica un fascio di luce viene diviso in due, e i fasci gemelli sono orientati in direzioni opposte lungo un percorso circolare, per incontrarsi alla fine in uno stesso rilevatore ottico. La luce viaggia a una velocità costante e la rotazione del dispositivo, e quindi il percorso della luce, comporta che uno dei due raggi arrivi al rilevatore leggermente prima dell’altro. Questo spostamento di fase, noto come effetto Sagnac, può essere utilizzato per calcolare l’orientamento. Le prestazioni generali sono di norma strettamente collegate alla lunghezza del percorso: con un percorso più lungo si ottiene una maggiore precisione e minore sensibilità alle differenze dinamiche tra i due percor- si. Questo spiega anche perché i più piccoli giroscopi ottici ad alte prestazioni al momento sono relativamente ingombranti, poco meno di una pallina da golf, e quindi non sono adatti per molte applicazioni portatili. Suscita molto interesse la noti- zia che gli ingegneri del Caltech (California Institute of Techno- logy) sono riusciti a realizzare un giroscopio ottico più piccolo di un chicco di riso (2 mm), ma caratterizzato da elevate presta- zioni. Il nuovo giroscopio rag- giunge questi risultati utilizzan- do una nuova tecnica chiamata “reciprocal sensitivity enhan- cement”. In questo caso, “reci- proco” significa che influisce allo stesso modo su entrambi i raggi di luce all’interno del gi- roscopio, permettendo di limitare l’influenza delle imperfezioni. In questo tipo di dispositivi, infatti, la luce viaggia attraverso guide d’onda ottiche miniaturizzate per cui la presenza d’imperfezioni (per esempio, fluttuazioni termiche o dispersione di luce) nel percorso ottico possono influenzare i raggi. Il team Caltech ha trovato un modo per eliminare questo rumore lasciando intatti i segnali dell’effetto Sagnac. In pratica è stato utilizzato un design che alterna continuamente i percorsi ottici a una velo- cità molto più elevata di qualsiasi fluttuazione, migliorando quindi il rapporto segnale/rumore nel sistema. I dettagli sono stati pubblicati sulla rivista Nature Photonics in un articolo intitolato Nanophotonic optical gyro- scope with reciprocal sensitivity enhancement . Questo giroscopio ottico realizzato da Caltech è caratterizzato sia da dimensioni molto ridotte, sia da elevate prestazioni (Fonte: Caltech)