প্রকৌশলীরা বিশ্বের সবচেয়ে ক্ষুদ্রতম আলো-সংবেদনশীল জাইরোস্কোপ তৈরি করেছেন যা সহজেই ক্ষুদ্রতম পোর্টেবল আধুনিক প্রযুক্তিতে সংহত করা যেতে পারে।
জাইরোস্কোপ আমরা আজকের সময়ে ব্যবহার করা প্রতিটি প্রযুক্তিতে সাধারণ। গাইরোস্কোপগুলি যানবাহন, ড্রোন এবং মোবাইল এবং পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত হয় কারণ তারা ত্রিমাত্রিক (3D) স্থানের একটি ডিভাইসের সঠিক অভিযোজন জানতে সহায়তা করে। মূলত, একটি জাইরোস্কোপ হল একটি চাকার একটি যন্ত্র যা চাকাকে বিভিন্ন দিকে একটি অক্ষের উপর দ্রুত ঘোরাতে সাহায্য করে। একটি মান অপটিক্যাল জাইরোস্কোপে একটি স্পুলড অপটিক্যাল ফাইবার রয়েছে যা একটি পালস লেজারের আলো বহন করে। এটি ঘড়ির কাঁটার দিকে বা বিপরীত দিকে চলে। বিপরীতে, আধুনিক দিনের জাইরোস্কোপগুলি সেন্সর, উদাহরণ মোবাইল ফোনে মাইক্রোইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল সেন্সর (MEMS) উপস্থিত রয়েছে। এই সেন্সরগুলি এমন শক্তি পরিমাপ করে যা অভিন্ন ভরের দুটি সত্তার উপর কাজ করে কিন্তু যা দুটি ভিন্ন দিকে দোলা দেয়।
সাগনাক প্রভাব
যদিও এখন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত সেন্সরগুলির সংবেদনশীলতা সীমিত এবং তাই অপটিক্যাল জাইরোস্কোপ প্রয়োজন হয়. একটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য হল যে অপটিক্যাল জাইরোস্কোপ একই ধরনের কাজ করতে সক্ষম কিন্তু কোনো চলমান অংশ ছাড়াই এবং আরও নির্ভুলতার সাথে। এটি Sagnac প্রভাব দ্বারা অর্জনযোগ্য, একটি অপটিক্যাল ঘটনা যা কৌণিক বেগের পরিবর্তন সনাক্ত করতে আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতার তত্ত্ব ব্যবহার করে। Sagnac প্রভাবের সময়, লেজার আলোর একটি রশ্মি দুটি স্বাধীন রশ্মিতে বিভক্ত হয় যা এখন একটি বৃত্তাকার পথ ধরে বিপরীত দিকে ভ্রমণ করে অবশেষে একটি আলো আবিষ্কারকের সাথে মিলিত হয়। এটি তখনই ঘটে যখন ডিভাইসটি স্থির থাকে এবং প্রধানত আলো স্থির গতিতে ভ্রমণ করে। যাইহোক, যদি ডিভাইসটি ঘূর্ণায়মান হয়, আলোর পথটিও ঘোরানো হয় যার ফলে দুটি পৃথক রশ্মি একটি ভিন্ন সময়ে আলো সনাক্তকারীতে পৌঁছায়। এই ফেজ শিফটকে সাগনাক ইফেক্ট বলা হয় এবং সিঙ্ক্রোনাইজেশনের এই পার্থক্যটি জাইরোস্কোপ দ্বারা পরিমাপ করা হয় এবং অভিযোজন গণনা করতে ব্যবহৃত হয়।
Sagnac প্রভাবটি সংকেতের শব্দের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল এবং ছোট তাপীয় ওঠানামা বা কম্পনের মতো আশেপাশের যেকোন আওয়াজ বিমগুলিকে ভ্রমণের সময় ব্যাহত করতে পারে। এবং যদি জাইরোস্কোপটি যথেষ্ট ছোট আকারের হয় তবে এটি ব্যাহত হওয়ার প্রবণতা বেশি। অপটিক্যাল জাইরোস্কোপগুলি স্পষ্টতই অনেক বেশি কার্যকর কিন্তু অপটিক্যাল জাইরোস্কোপগুলিকে স্কেল করা অর্থাৎ তাদের আকার হ্রাস করা এখনও একটি চ্যালেঞ্জ, কারণ সেগুলি ছোট হওয়ার সাথে সাথে তাদের সেন্সর থেকে প্রেরিত সংকেতটিও দুর্বল হয়ে যায় এবং তারপরে সমস্ত বিক্ষিপ্তভাবে উত্পন্ন শব্দে হারিয়ে যায়। আলো. এটি জাইরোস্কোপকে গতিবিধি সনাক্ত করতে আরও অসুবিধা সৃষ্টি করে। এই দৃশ্যকল্পটি ছোট অপটিক্যাল জাইরোস্কোপের নকশাকে সীমাবদ্ধ করেছে। সবচেয়ে ছোট জাইরোস্কোপটি ভাল পারফরম্যান্স সহ কমপক্ষে একটি গল্ফ বলের আকার এবং তাই ছোট পোর্টেবল ডিভাইসের জন্য অনুপযুক্ত।
একটি ছোট gyroscope জন্য নতুন নকশা
ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি ইউএসএ-এর গবেষকরা খুব কম শব্দের সাথে একটি অপটিক্যাল জাইরোস্কোপ ডিজাইন করেছেন যা এমইএমএস সেন্সরের পরিবর্তে লেজার ব্যবহার করে এবং সমতুল্য ফলাফল পায়। তাদের গবেষণা প্রকাশিত হয় প্রকৃতি ফোটোনিক্স. তারা একটি ছোট 2-বর্গ-মিমি সিলিকন চিপ নিয়েছিল এবং আলোকে গাইড করার জন্য এটিতে একটি চ্যানেল ইনস্টল করেছিল। এই চ্যানেল আলোকে একটি বৃত্তের চারপাশে প্রতিটি দিকে ভ্রমণের জন্য গাইড করতে সাহায্য করে। প্রকৌশলীরা দুটি ডিস্ক ব্যবহার করে লেজার রশ্মির পথ দীর্ঘ করে পারস্পরিক আওয়াজ দূর করে। রশ্মির পথ দীর্ঘ হওয়ার সাথে সাথে শব্দের পরিমাণ সমান হয়ে যায় যার ফলে দুটি বিম মিলিত হলে সঠিক পরিমাপ হয়। এটি ছোট ডিভাইসের ব্যবহার সক্ষম করে কিন্তু এখনও সঠিক ফলাফল বজায় রাখে। ডিভাইসটি শব্দ বাতিল করতে সাহায্য করার জন্য আলোর দিকটিও বিপরীত করে। এই উদ্ভাবনী গাইরো সেন্সরটির নাম XV-35000CB। উন্নত কর্মক্ষমতা 'পারস্পরিক সংবেদনশীলতা বৃদ্ধি' পদ্ধতি দ্বারা অর্জিত হয়েছিল। পারস্পরিক অর্থ হল এটি একই পদ্ধতিতে আলোর দুটি স্বাধীন রশ্মিকে প্রভাবিত করছে। Sagnac প্রভাব এই দুটি বিমের মধ্যে পরিবর্তন সনাক্তকরণের উপর ভিত্তি করে কারণ তারা বিপরীত দিকে ভ্রমণ করছে এবং এটি অপারস্পরিক হওয়ার সমান। আলোটি মিনি অপটিক্যাল ওয়েভগাইডের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে যা ছোট নালী যা আলো বহন করে, বৈদ্যুতিক সার্কিটের তারের মতো। অপটিক্যাল পাথের কোনো অপূর্ণতা বা বাইরের হস্তক্ষেপ উভয় বিমকে প্রভাবিত করবে।
পারস্পরিক সংবেদনশীলতার বর্ধিতকরণ সিগন্যাল-টু-আওয়াজ অনুপাতকে উন্নত করে এই অপটিক্যাল জাইরোস্কোপটিকে একটি আঙুলের নখের অগ্রভাগের আকারের একটি ছোট চিপের সাথে একত্রিত করতে সক্ষম করে। এই ক্ষুদ্র জাইরোস্কোপটি বিদ্যমান ডিভাইসের তুলনায় আকারে কমপক্ষে 500 গুণ ছোট কিন্তু বর্তমান সিস্টেমের তুলনায় 30 গুণ ছোট ফেজ শিফট সফলভাবে সনাক্ত করতে পারে। এই সেন্সরটি প্রাথমিকভাবে একটি ক্যামেরার কম্পন সংশোধন করতে সিস্টেমে ব্যবহার করা যেতে পারে। জাইরোস্কোপগুলি এখন বিভিন্ন ক্ষেত্রে অপরিহার্য এবং বর্তমান গবেষণা দেখায় যে ছোট অপটিক্যাল জাইরোস্কোপগুলি ডিজাইন করা সম্ভব যদিও এই ল্যাবরেটরি ডিজাইনটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ হতে কিছুটা সময় লাগতে পারে।
***
{উদ্ধৃত উৎস(গুলি) তালিকায় নীচে দেওয়া DOI লিঙ্কে ক্লিক করে আপনি মূল গবেষণাপত্রটি পড়তে পারেন}
উত্স (গুলি)
খিয়াল পিপি এট আল 2018। পারস্পরিক সংবেদনশীলতা বৃদ্ধির সাথে ন্যানোফোটোনিক অপটিক্যাল জাইরোস্কোপ। প্রকৃতি ফোটোনিক্স. 12(11)। https://doi.org/10.1038/s41566-018-0266-5
***
