中新網10月28日電 據中國國防科技信息網報道,微機電系統,又被稱為MEMS,在現代軍事系統中無處不在,如導航陀螺儀、輕質收音機的微型麥克風,診斷傷員病情的醫用生物傳感器。這麼廣泛的應用源於MEMS器件的便攜性、低功耗、低成本。雖然目前使用MEMS膠原蛋白傳感器十分普遍,但他們的工作性能仍低於理論極限的多個量級。導致此現象源於兩個障礙:熱波動和隨機量子波動,被稱為標準量子極限屏障。
  美國國防預先研究計劃局(DARPA)的“光輻射冷卻和供暖集成器件”(ORCHID)計劃的目的就是提高MEMS性能,剋服後者的障礙。剋服標準量子極限,或海森堡極限,對器件的量子狀態提出精細的工程要求。ORCHID項目就是將微光學和機械部件組合到一個“光機”器件中。配以新的測量技術,此器件可超越量子極限運行。項目在最近取得了里程碑式進展,美國加州理工學院的ORCHID研澎湖民宿究人員報道了一個新的方法在一個芯片上生成了“壓縮光”。他們的工作在最近發表在自然雜誌上,名稱為《源自硅微機械諧振器的壓縮光》,文中有詳細報道。
  DARPA的ORCHID項目經理Jamil Abo-Shaeer指出:“加州理工學院的研究人員使用變形的光學諧振腔,減小幅度波動,產生壓縮光,改變了典型的噪聲性能。”研究人員顯著減小光的usb振幅噪聲,而其它參數沒有參與測量。總體而言,系統的整體噪聲是不變的,只是將噪聲從所測量的參數上轉移,而不改變先前的研究。這個新計劃採用芯片級、硅基技術,可部署應用於傳感器中。
  壓縮光一直以來都是研究重點,以尋求更結婚精確的測量方法。例如,DARPA的量子輔助傳感與讀取(QuASAR)項目就是研製一個光機械加速度計,其中壓縮光在提高加速度計靈敏度方面發揮了重要作用。美國科羅拉多大學的QuASAR研究人員在最近發表於“物理評論X”雜誌上的論文《強光機械壓縮光》中給出了詳細描述,由毫米級尺寸硅-氮化物薄膜的法布里-玻羅光學諧振腔產生壓縮光。其它QuASAR相關研究包括磁場傳感和時間維持,還可利用壓縮光實現性能的提升。
  壓縮光的方法最近在項目中取得了突破,可使其從基礎研究快速過渡到咖啡弄實際應用中。自從2010年以來,ORCHID還開發了集成光機械器件實現低相位噪聲微波振蕩器,可用於多個國防領域,包括安全通信、導航和監視。ORCHID技術還可用於光處理,如片上光延遲、開關、高效的光波長轉換器、光存儲和高速可調光濾波器。
  近期ORCHID項目經理Robert Lutwak評價這次在定位、導航和定時實際應用中的重要性,“由於20世紀90年代DARPA推動MEMS製造技術的早期發展,MEMS器件已在商用和國防導航和傳感系統中取得了關鍵作用。最近ORCHID的研究成果為新一代具備優異性能的MEMS慣性傳感器的發展鋪平道路。”(薛力芳)  (原標題:美國防機構研發光微型傳感器 可助導航監視等)
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