レーザー加速度計

レーザー加速度計は、レーザーを使用して速度/方向の変化を測定する 加速度計です。

このシステムは、3つの直交入力軸と複数のプルーフマスを備えたフレームを採用しています。各プルーフマスには所定のブランキング面があります。フレキシブルビームが各プルーフマスを支えます。フレキシブルビームはプルーフマスの軸上での移動を可能にします。^[1]

レーザー光源は光線を発します。レーザー光源は、中央に強度ゼロ領域を持つ横方向のフィールド特性を持っています。ミラーは光線を検出器に送ります。検出器は光線の中心に配置され、光の強度に反応して強度信号を生成します。信号の大きさは光線の強度に関係します。

プルーフマスのブランキング面は、光線ヌル強度領域 内の中央に垂直に配置され、入力軸上の質量の横方向の動きに応じて光線のブランキングが強化されます。

入力軸方向の加速に応じて、プルーフ マスはビームを偏向させ、光線を横切る方向にブランキング サーフェスを移動させて光線を部分的にブランキングします。制御は強度信号に応答して復元力を適用し、プルーフ マスを中央位置に復元し、復元力に比例した出力信号を提供します。

加速度計は、（スマート）ウォッチ、携帯電話、あらゆる種類の車両など、多くのデバイスに追加されています。垂直に配置された加速度計は重力計として機能し、採掘に役立ちます。^[2]その他の用途には、 医療診断や気候変動研究のための衛星測定などがあります。^[1]

基本的なレーザーは、約500mHzの周波数範囲（線幅）で動作します。範囲は、小さな温度変化や振動、レーザーキャビティの欠陥によって広がります。特殊な科学用レーザーの線幅は1mHzに近づきます。 [ ^2]

赤外線を使用してファブリ・ペロー共振器内の2つのマイクロミラー間の距離の変化を測定する加速度計が発表されました。プルーフマスは10～20 mgの質量を持つ単一のシリコン結晶で、1.5 μm厚の柔軟な窒化シリコン（Si）を使用して最初のミラーから吊り下げられています。
₃いいえ
₄) ビームで駆動される。サスペンションにより、プルーフマスはほぼ理想的な並進運動で自由に動くことができる。2 番目の (凹面) ミラーは固定参照点として機能する。特定の周波数の光は、キャビティ内の 2 つのミラー間で共振 (前後に跳ね返る) し、その強度が増す一方で、他の周波数は破棄される。加速すると、凹面ミラーに対するプルーフマスの変位によって反射光の強度が変化する。強度の変化は、キャビティの共振周波数と一致する単一周波数レーザーによって測定される。このデバイスは、1フェムトメートル(10 ⁻¹⁵ m)未満の変位を感知し、3.2 × 10-8 g (地球の重力による加速度) という低い加速度を 1% 未満の不確実性で検出できる。 ^[1]

線幅 20 Hz の加速度計が発表されました。SolsTiS 加速度計には、線幅を狭くし、廃熱を急速に消散させるように形作られたチタンドープサファイアキャビティがあります。このデバイスは原子の波動特性を利用しています。レーザーは複数のビームに分割されます。1 つのビームは、約 10 ^{−7 K に冷却された拡散ルビジウムガスに当たります。この温度は、6 つのビームによる}ドップラー冷却を使用して原子を減速/冷却することで実現されます。原子は 2 つの量子波に分割されます。2 番目のパルスは分割を逆転させ、3 番目のパルスはそれらを互いに干渉させ、波が分離している間に受けた加速を反映する干渉パターンを作成します。別のレーザーパルスは、さまざまな原子の干渉パターンを検出し、それが加速の量を反映します。軍用グレードのレーザー加速度計は、1 日に キロメートルのドリフト (誤差の蓄積率) をします。新しいデバイスは、ドリフトを 1 か月に 2 km に削減します。^[2]

• レーザー記事一覧

• Melkoumian, Baghrat V. (2001-08-21)。誘導とナビゲーションのためのレーザー加速度計。取得、追跡、およびポインティング XV。Vol. 4365。国際光学およびフォトニクス協会。pp. 206–213。doi : 10.1117/12.438048。