Acelerômetro baseado em luz a laser

Um airbag de automóvel é acionado graças a um acelerômetro – um sensor que detecta mudanças repentinas de velocidade. Os acelerômetros mantêm foguetes e aviões na rota de voo correta, fornecem navegação para carros autônomos e giram imagens para que fiquem com o lado certo em celulares e tablets, entre outras tarefas essenciais.

Uma equipe de pesquisadores desenvolveu um acelerômetro de um milímetro de espessura que usa luz laser em vez de tensão mecânica para produzir um sinal. Embora alguns outros acelerômetros também dependam da luz, o design do novo instrumento torna o processo de medição mais simples, proporcionando maior precisão. Ele também opera em uma faixa maior de frequências e foi testado com mais rigor do que dispositivos semelhantes.

O acelerômetro optomecânico é muito mais preciso que os melhores acelerômetros comerciais e não precisa passar pelo demorado processo de calibrações periódicas. De fato, como o instrumento usa luz laser de frequência conhecida para medir a aceleração, ele pode servir como um padrão de referência portátil para calibrar outros acelerômetros já existentes no mercado, tornando-os mais precisos. O acelerômetro também tem o potencial de melhorar a navegação inercial em sistemas críticos como aeronaves militares, satélites e submarinos, especialmente quando um sinal de GPS não está disponível.

O dispositivo consiste em dois chips de silício com luz laser infravermelha que entra no chip inferior e sai na parte superior. O chip superior contém uma massa de prova suspensa por feixes de silício, que permite que a massa se mova para cima e para baixo livremente em resposta à aceleração. Um revestimento espelhado na massa de prova e um espelho hemisférico fixado ao chip inferior formam uma cavidade óptica. O comprimento de onda da luz infravermelha é escolhido de modo que quase corresponda ao comprimento de onda ressonante da cavidade, permitindo que a luz aumente a intensidade à medida que salta para frente e para trás entre as duas superfícies espelhadas muitas vezes antes de sair. Quando o dispositivo experimenta uma aceleração, a massa de prova se move, alterando o comprimento da cavidade e deslocando o comprimento de onda ressonante. Isso altera a intensidade da luz refletida. Uma leitura óptica converte a mudança de intensidade em uma medida de aceleração.

O acelerômetro optomecânico detecta acelerações tão pequenas quanto 32 bilionésimos de g, onde g é a aceleração devido à gravidade da Terra. Essa é uma sensibilidade mais alta do que outros acelerômetros agora no mercado com tamanho e largura de banda semelhantes. Com outras melhorias, o dispositivo pode ser usado como um dispositivo de referência portátil e de alta precisão para calibrar outros acelerômetros sem precisar levá-los ao laboratório.