電子デバイス：チップスケールの高感度ジャイロスコープに向けたカスプ特異点増強コリオリ効果

ジャイロスコープは基本的な慣性センサーとして、民生用電子機器、自動車、航空宇宙産業における回転の測定に不可欠であり、最も広く使用されているタイプはコリオリ効果に依存している。チップスケールのコリオリ振動ジャイロスコープ（CVG）には、サイズ、重量、コストの削減が見られるが、その性能は従来のマクロスケールのCVGに比べてはるかに低く、これは、マイクロチップではマクロスケールのものと比較してブラウン運動雑音が本質的により大きく、それに対する感度のスケーリングに、固有の小さいコリオリ係数が根本的な限界を課すためである。今回我々は、この物理的限界を克服するために、オンチップCVGの位相追跡振動におけるカスプカタストロフに存在する三次特異点を使用して、コリオリ効果によって誘発される周波数変調の三乗根スケーリングを促進することを提唱し、これを実験的に実証する。我々は、この効果を用いることで、コリオリ係数の3桁増大を達成し、信号対雑音比を253倍改善するとともに、精度を297倍向上させた。さらに、このカスプ特異点によって、従来は達成不可能であった超高感度な位相変調サブリニア測定が可能になり、シリコンチップのジャイロスコープとして記録的な信号対雑音比性能を達成した。これらの知見は、特異点増強コリオリ効果の観測と制御の間にあるギャップを埋めることによって、ジャイロスコープ技術に画期的な前進をもたらすだけでなく、他の超高感度センシング応用にも新たな光を当てている。

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