Accéléromètre révolutionnaire basé sur laser : capteur de mouvement ultra-fin, ultra-précis

Un airbag automobile se déploie grâce à un accéléromètre — un capteur qui détecte les changements soudains de vitesse. Les accéléromètres maintiennent fusées et avions sur la bonne trajectoire de vol, fournissent la navigation pour voitures autonomes, et font pivoter les images pour qu'elles restent droites sur téléphones et tablettes, parmi d'autres tâches essentielles.

Une équipe de chercheurs a développé un accéléromètre d'un millimètre d'épaisseur qui utilise la lumière laser au lieu de la contrainte mécanique pour produire un signal. Bien que quelques autres accéléromètres reposent aussi sur la lumière, la conception du nouvel instrument rend le processus de mesure plus direct, fournissant une précision plus élevée. Il fonctionne aussi sur une plus grande gamme de fréquences et a été testé plus rigoureusement que des dispositifs similaires.

Précision supérieure, pas de calibration périodique

L'accéléromètre optomécanique est bien plus précis que les meilleurs accéléromètres commerciaux et n'a pas besoin de subir le processus chronophage de calibrations périodiques. En fait, comme l'instrument utilise une lumière laser de fréquence connue pour mesurer l'accélération, il pourrait ultimement servir de référence portable pour calibrer d'autres accéléromètres sur le marché, les rendant plus précis. L'accéléromètre a aussi le potentiel d'améliorer la navigation inertielle dans des systèmes critiques comme avions militaires, satellites et sous-marins, surtout quand un signal GPS n'est pas disponible.

Principe : cavité optique avec masse de preuve

Le dispositif consiste en deux puces silicium avec lumière laser infrarouge entrant par la puce du bas et sortant par la puce du haut. La puce du haut contient une masse de preuve suspendue par des poutres silicium, ce qui permet à la masse de bouger haut et bas librement en réponse à l'accélération. Un revêtement miroir sur la masse de preuve et un miroir hémisphérique attaché à la puce du bas forment une cavité optique. La longueur d'onde de la lumière infrarouge est choisie pour qu'elle corresponde presque à la longueur d'onde de résonance de la cavité, permettant à la lumière de s'intensifier en rebondissant d'avant en arrière entre les deux surfaces miroir de nombreuses fois avant de sortir. Quand le dispositif subit une accélération, la masse de preuve bouge, changeant la longueur de la cavité et décalant la longueur d'onde de résonance. Cela altère l'intensité de la lumière réfléchie. Une lecture optique convertit le changement d'intensité en mesure d'accélération.

L'accéléromètre optomécanique détecte des accélérations aussi minuscules que 32 milliardièmes de g, où g est l'accélération due à la gravité terrestre. C'est une sensibilité plus élevée que d'autres accéléromètres sur le marché avec taille et bande passante similaires. Avec d'autres améliorations, le dispositif pourrait être utilisé comme dispositif de référence portable haute précision pour calibrer d'autres accéléromètres sans les amener en laboratoire.