Для того чтобы сделать датчик движения одновременно и высокоточным, и миниатюрным, специалисты из Сандийских национальных лабораторий использовали компоненты кремниевых фотонных микрочипов и технологию атомной интерферометрии. В статье журнала Science Advances они описали новый, производительный кремний-фотонный модулятор — устройство, управляющее светом на микрочипе.

Обычно атомный интерферометр по размерам занимает небольшую комнату. А в полном квантовом компасе, или квантовом инерциальном измерительном приборе таких интерферометров шесть. Тем не менее, ученые нашли способ снизить требования по массе, размеру и потребляемой энергии. Они уже заменили большой и энергоемкий вакуумный насос на вакуумную камеру размером с авокадо и уместили несколько компонентов внутри единственного жесткого блока.

Новый модулятор — центральный элемент лазерной системы на микрочипе. Он достаточно надежный, чтобы выдерживать серьезные вибрации, и, как пишет Science Daily, сможет заменить аналогичную лазерную систему размером с холодильник.

Лазеры выполняют различные задачи в атомных интерферометрах, а модуляторы меняют частоту лазеров под различные задачи. Однако, модуляторы часто создают нежелательные боковые полосы частот. Новый модулятор снижает уровень боковых полос на беспрецедентное значение — 47,8 дБ. Таким образом, интенсивность помех уменьшилась почти в 100 000 раз.

Помимо размеров устройства и помех разработчики снизили и себестоимость атомного интерферометра. Сейчас один только модулятор стоит более $10 000, а в лазерной системе интерферометров их несколько. Миниатюрные кремний-фотонные чипы обойдутся существенно дешевле. Сотни модуляторов можно разместить на одной 8-дюймовой пластине.

Канадская компания разработала рентабельную инерциальную оптическую систему, сравнимую по точности с авиационными навигационными датчиками. Технология One Silicon Chip Photonics обещает точную аэронавигацию без подключения к GPS — в десять раз точнее, чем используемые в современных БПЛА инерциальные измерительные модули МЭМС.