美国防机构研发光微型传感器 可助导航监视等

　　10月28日电 据中国国防科技信息网报道，微机电系统，又被称为MEMS，在现代军事系统中无处不在，如导航陀螺仪、轻质收音机的微型麦克风，诊断伤员病情的医用生物传感器。这么广泛的应用源于MEMS器件的便携性、低功耗、低成本。虽然目前使用MEMS传感器十分普遍，但他们的工作性能仍低于理论极限的多个量级。导致此现象源于两个障碍：热波动和随机量子波动，被称为标准量子极限屏障。

　　美国国防预先研究计划局(DARPA)的“光辐射冷却和供暖集成器件”(ORCHID)计划的目的就是提高MEMS性能，克服后者的障碍。克服标准量子极限，或海森堡极限，对器件的量子状态提出精细的工程要求。ORCHID项目就是将微光学和机械部件组合到一个“光机”器件中。配以新的测量技术，此器件可超越量子极限运行。项目在最近取得了里程碑式进展，美国加州理工学院的ORCHID研究人员报道了一个新的方法在一个芯片上生成了“压缩光”。他们的工作在最近发表在自然杂志上，名称为《源自硅微机械谐振器的压缩光》，文中有详细报道。

　　DARPA的ORCHID项目经理Jamil Abo-Shaeer指出：“加州理工学院的研究人员使用变形的光学谐振腔，减小幅度波动，产生压缩光，改变了典型的噪声性能。”研究人员显著减小光的振幅噪声，而其它参数没有参与测量。总体而言，系统的整体噪声是不变的，只是将噪声从所测量的参数上转移，而不改变先前的研究。这个新计划采用芯片级、硅基技术，可部署应用于传感器中。

　　压缩光一直以来都是研究重点，以寻求更精确的测量方法。例如，DARPA的量子辅助传感与读取(QuASAR)项目就是研制一个光机械加速度计，其中压缩光在提高加速度计灵敏度方面发挥了重要作用。美国科罗拉多大学的QuASAR研究人员在最近发表于“物理评论X”杂志上的论文《强光机械压缩光》中给出了详细描述，由毫米级尺寸硅-氮化物薄膜的法布里-玻罗光学谐振腔产生压缩光。其它QuASAR相关研究包括磁场传感和时间维持，还可利用压缩光实现性能的提升。

　　压缩光的方法最近在项目中取得了突破，可使其从基础研究快速过渡到实际应用中。自从2010年以来，ORCHID还开发了集成光机械器件实现低相位噪声微波振荡器，可用于多个国防领域，包括安全通信、导航和监视。ORCHID技术还可用于光处理，如片上光延迟、开关、高效的光波长转换器、光存储和高速可调光滤波器。

　　近期ORCHID项目经理Robert Lutwak评价这次在定位、导航和定时实际应用中的重要性，“由于20世纪90年代DARPA推动MEMS制造技术的早期发展，MEMS器件已在商用和国防导航和传感系统中取得了关键作用。最近ORCHID的研究成果为新一代具备优异性能的MEMS惯性传感器的发展铺平道路。”