GPS werkt niet? Fotonische chip helpt drones te vliegen in gebieden met een zwak signaal

Met financiering van de National Science Foundation ontwikkelen onderzoekers van de Universiteit van Rochester fotonische chips die een kwantumtechniek gebruiken die zwakke-waardeversterking wordt genoemd, ter vervanging van de mechanische gyroscopen die in drones worden gebruikt, waardoor ze kunnen vliegen waar GPS-signalen worden geblokkeerd of niet beschikbaar zijn. Een kwantumtechniek genaamd ‘zwakke waardeversterking’ wordt gebruikt om de mechanische gyroscopen die in drones worden gebruikt te vervangen, waardoor ze kunnen vliegen waar GPS-signalen worden geblokkeerd of niet beschikbaar zijn.
Met behulp van deze kwantumtechnologie willen wetenschappers een kleine draagbare fotonische chip hetzelfde gevoeligheidsniveau bieden als een groot blok optische gyroscopen, wat drone-navigatie zou kunnen transformeren.
Jaime Cardenas, universitair hoofddocent aan het Institute of Optics, heeft een nieuwe subsidie ​​van de National Science Foundation ontvangen om dergelijke chips tegen 2026 te ontwikkelen.
De glasvezelgyroscopen die momenteel worden gebruikt op de modernste drones bevatten spoelen van glasvezeldraden die enkele kilometers lang zijn of een beperkt dynamisch bereik hebben, zei Cardenas.
Tegenwoordig moeten de gevoeligheid en stabiliteit van een gyroscoop fundamenteel worden afgewogen tegen de grootte en het gewicht ervan. “Naarmate onbemande vliegtuigen, drones en satellieten kleiner en alomtegenwoordiger worden, zal de behoefte aan ultracompacte gyroscopen van navigatiekwaliteit van cruciaal belang worden. State-of-the-art miniatuurgyroscopen zijn compact en robuust, maar missen prestaties, wat hun gebruik belemmert op het gebied van navigatie."
Volgens Cardenas biedt versterking met een zwakke waarde voordelen ten opzichte van traditionele methoden, omdat het het signaal van interferometrie versterkt zonder dat dit ten koste gaat van het versterken van verschillende vormen van technische ruis. Eerdere demonstraties van versterking met een zwakke waarde vereisten echter complexe laboratoriumopstellingen en nauwkeurige kalibraties; Cardenas werkte aan het realiseren van versterking met een zwakke waarde op een microfotonische chip met behulp van hoogwaardige factorringresonatoren.
Tot de medewerkers van Cardenas aan het project behoren onder meer natuurkundige Andrew Jordan, voormalig faculteitslid aan de Universiteit van Rochester en nu bij Chapman U. Cardenas zegt dat hij ook zal samenwerken met het David T. Kearns Center for Leadership and Diversity van de universiteit om de deelname van ondervertegenwoordigde groepen te verbreden. groepen door middel van onderzoekservaringen met middelbare scholieren in de deelname van het Rochester City School District en hen inspireren om naar STEM-carrières te streven.