Miniaturization of optical gyroscopes: a comprehensive review on their evolution and development

Optical gyroscopes are widely used precision sensors in aerospace, military, aviation, electronics, robotics, and various navigation applications that provide accurate information about the movement of objects such as angular velocity, orientation and rotation. They work on the principle of optics and their valuable information is crucial for tasks such as maintaining the stability of aircraft, guiding missiles, controlling robots, and ensuring precise positioning in space exploration. The progression from traditional gyroscopes, such as mechanical gyroscopes, marked the emergence of advances in this field, particularly in ring laser gyroscopes (RLG) and fiber optic gyroscopes (FOG). This evolution has culminated in the development of compact, robust and exceptionally precise devices. In recent years, researchers have focused on the miniaturization of optical gyroscopes and their integration with other sensors and systems. Microelectromechanical systems (MEMS) and Nanoelectromechanical systems (NEMS) technology have been used to create compact and cost-effective integrated optical gyroscopes. The miniaturization of optical gyroscopes represents not only a technological achievement, but also a transformative force that has the potential to reshape the way we navigate, stabilize, and understand the physical world. The ultimate goal of this development is to increase overall performance and thus contribute to significant improvements in noise suppression, reliability, response, stability and sensor resolution. This tessina provides a thorough and comprehensive review encompassing materials, technology, and the underlying principles of various optical gyroscopes.

I giroscopi ottici sono sensori di precisione ampiamente utilizzati nei settori aerospaziale, militare, aeronautico, elettronica, robotica e varie applicazioni di navigazione che forniscono informazioni accurate sul movimento di oggetti come velocità angolare, orientamento e rotazione. Lavorano sul principio dell'ottica e le loro preziose informazioni sono cruciali per compiti come la manutenzione la stabilità degli aerei, la guida dei missili, il controllo dei robot e la garanzia di un posizionamento preciso nell'esplorazione spaziale. La progressione dai giroscopi tradizionali, come quelli meccanici giroscopi, hanno segnato l’emergere di progressi in questo campo, in particolare nel laser ad anello giroscopi (RLG) e giroscopi a fibra ottica (FOG). Questa evoluzione è culminata nella sviluppo di dispositivi compatti, robusti ed eccezionalmente precisi. Negli ultimi anni, i ricercatori si sono concentrati sulla miniaturizzazione dei giroscopi ottici e sulla loro integrazione con altri sensori e sistemi. Sistemi Microelettromeccanici (MEMS) e Nanoelettromeccanici La tecnologia dei sistemi NEMS (NEMS) è stata utilizzata per creare sistemi integrati compatti ed economici giroscopi ottici. La miniaturizzazione dei giroscopi ottici rappresenta non solo a conquista tecnologica, ma anche una forza trasformativa che ha il potenziale per rimodellare il mondo modo in cui navighiamo, stabilizziamo e comprendiamo il mondo fisico. L'obiettivo finale di questo Lo sviluppo è quello di aumentare le prestazioni complessive e quindi contribuire in modo significativo miglioramenti nella soppressione del rumore, nell'affidabilità, nella risposta, nella stabilità e nella risoluzione del sensore. Questo Tessina fornisce una rassegna approfondita e completa che comprende materiali, tecnologia, e i principi alla base di vari giroscopi ottici.