安全氣囊之所以能夠在碰撞的幾分之一秒內(nèi)膨脹，讓司機(jī)和乘客免受重傷或者死亡，很大程度上歸功于加速度計(jì)（Accelerometer）。它是一種用于測(cè)量加速度的慣性傳感器，能夠讓火箭和飛機(jī)保持正確的飛行路線，為自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供導(dǎo)航，在手機(jī)和平板電腦上旋轉(zhuǎn)畫(huà)面以及其他重要任務(wù)。

不過(guò)鑒于針對(duì)在較小的導(dǎo)航系統(tǒng)和其他設(shè)備中準(zhǔn)確測(cè)量加速度的需求日益增長(zhǎng)，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種毫米級(jí)別的加速度計(jì)，它使用激光光代替機(jī)械應(yīng)變來(lái)產(chǎn)生信號(hào)。雖然其他一些加速度計(jì)也是依靠光，但 NIST 儀器的設(shè)計(jì)使測(cè)量過(guò)程更加直接，提供了更高的精度。它還可以在更大的頻率范圍內(nèi)工作，并且經(jīng)過(guò)了比同類設(shè)備更嚴(yán)格的測(cè)試。 

這個(gè)被稱為光機(jī)械加速度計(jì)（optomechanical accelerometer）的 NIST 設(shè)備不僅比最好的商用加速度計(jì)更精確，而且不需要經(jīng)過(guò)定期校準(zhǔn)這一耗時(shí)的過(guò)程。事實(shí)上，由于該儀器使用已知頻率的激光來(lái)測(cè)量加速度，因此它最終可以作為便攜式參考標(biāo)準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)現(xiàn)在市場(chǎng)上的其他加速度計(jì)，使其更加精確。

加速度計(jì)還有可能改善軍用飛機(jī)、衛(wèi)星和潛艇等關(guān)鍵系統(tǒng)的慣性導(dǎo)航，特別是在沒(méi)有 GPS 信號(hào)的情況下。NIST 的研究人員 Jason Gorman、Thomas LeBrun、David Long 和他們的同事最新發(fā)表在《Optica》雜志上描述了他們的工作。

由NIST研究人員開(kāi)發(fā)出的最新加速度計(jì)，利用紅外（IR）激光對(duì)兩個(gè)相對(duì)的中間間隔很小的高反光表面之間的相對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量。器件的一邊是由正方形硅板制成的檢測(cè)質(zhì)量，其向內(nèi)的表面貼有一面平面鏡。

檢測(cè)質(zhì)量由位于其上下表面邊緣的微型彈性懸臂梁懸掛在腔體內(nèi)，這些懸臂梁起到了彈簧的作用，在器件處于加速運(yùn)動(dòng)時(shí)可使檢測(cè)質(zhì)量與周?chē)�環(huán)境之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這樣的設(shè)計(jì)可避免檢測(cè)質(zhì)量產(chǎn)生搖擺運(yùn)動(dòng)，使測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了最大化，從而大大提升了系統(tǒng)測(cè)量的靈敏度。

腔體的另一側(cè)是一個(gè)固定的半球狀凹面鏡，其鏡面相內(nèi)正對(duì)著檢測(cè)質(zhì)量。這種由兩個(gè)相對(duì)反光鏡組成的結(jié)構(gòu)被稱作“琺珀腔”。當(dāng)紅外激光剛剛射入琺珀腔時(shí)，幾乎全部被反射回來(lái) — 只有恰好具有能在兩面反光鏡之間來(lái)回反射并產(chǎn)生諧振波的具有某一特定波長(zhǎng)的光，才可以形成駐波使其光強(qiáng)度增加到足夠大（約一千倍以上），從而透過(guò)空腔被光探測(cè)器檢測(cè)到。

諧振波的波長(zhǎng)是由兩面反光鏡之間的相對(duì)距離所決定的，這就像交響樂(lè)團(tuán)中長(zhǎng)號(hào)拉桿的伸縮可以產(chǎn)生不同音調(diào)的聲音一樣。由于目前對(duì)于光的控制和測(cè)量已經(jīng)達(dá)到了很高的水準(zhǔn)，因此用光來(lái)測(cè)量距離變化會(huì)有較高的靈敏度和精確度。