Til hovedinnhold
Norsk English

Små speil gir store fremskritt

Bilde av et oblat med mikrospeil
Mikrospeilene, som her kan ses på et oblat, er kanskje bittesmå, men vil få stor betydning for fremtiden. Foto: Karolina Milenko/SINTEF.

I SINTEF utvikler vi mikroskopiske speil til alt fra å ta nøyaktige 3D-bilder på Mars, til trådløs lading og Lidar-teknikken i selvkjørende biler. Mikrospeilene er bittesmå, men betydningen av dem i fremtiden vil bli stor.

Forskere i SINTEF jobber med å utvikle de små, bevegelige speilene laget i silisium, som er samme materiale som blir brukt for å lage for eksempel solceller og prosessorer i datamaskiner.

Nylig brukte vi et mikrospeil til nøyaktig 3D-avbildning i et prosjekt for European Space Agency (ESA). De har behov for et kompakt og meget nøyaktig 3D-kamera som skal kunne brukes på Mars. Vi brukte speilet til å lage ulike mønstre med en laserstråle. Ved å dekode endring i mønstrene kunne vi hente ut 3D-informasjon med en nøyaktighet på under 0,1 mm, eller i overkant av bredden på et hårstrå.

Mikrospeil til Mars

Til bruk i verdensrommet er både størrelse, vekt, hurtighet, robusthet og energiforbruk til speilet viktig. Vekt og størrelse fordi det koster enorme summer å sende ting til Mars. Hurtighet er viktig for å kunne ta 3D-bilder raskt, slik at det kan brukes til innsamling av prøver i sanntid eller til å se objekter i bevegelse.

Robusthet er viktig for at speilet skal overleve turen til Mars med vibrasjoner, stråling og ekstreme temperaturer i vakuum, og samtidig skal kunne ha en lang levetid. Speilene tok ikke noen skade av testene og viste en forventet levetid på over 1000 år etter oppskytning til Mars.

For å få speilene til å bevege seg bruker vi et piezoelektrisk materiale, som gir bevegelse når vi setter på en spenning. Ettersom bevegelsen er integrert i selve brikkene, unngår vi bruk av eksterne motorer for å skape bevegelse. Dette gjør at speilene tåler mer og varer lengre, de får et mindre fotavtrykk og de kan operere med veldig lavt energiforbruk.

Lavt energiforbruk er et spesielt konkurransefortrinn til teknologien vi bruker i SINTEF, noe som er særlig relevant når du ikke har tilgang på strøm fra nettet. I tillegg til reiser ut i verdensrommet, er autonome droner og sensorer, som skal operere lenge før batterier må lades, eksempler på hvor dette er svært viktig.

Les også om 3D-kameraer for autonomi og automasjon her.

Mikrospeil med mange bruksområder

Det er en sammenheng mellom hvor raskt speilene kan bevege seg, hvor mye de kan bevege seg og hvor store de er. Hvis en av disse skal økes, må de andre reduseres. I SINTEF lager vi speil som dekker et stort utvalg av dette parameterrommet, altså både raske og stive speil med resonansfrekvens rundt 10 kHz, men også speil med stort utslag og lavere resonansfrekvenser på et par hundre Hz.

Mikrospeil har også mange andre bruksområder, som vi i SINTEF har jobbet med. Et eksempel er trådløs optisk kommunikasjon. Her brukes mikrospeilet for presis styring av en laserstråle for høyhastighets optisk kommunikasjon uten behov for dyr infrastruktur for optisk fiber. Et annet eksempel er laserbasert trådløs lading, hvor mikrospeilet brukes til å sikte seg inn på enheten - for eksempel en trådløs sensor som skal lades og starter lading når den oppnår kontakt.

Mikrospeil har også mange andre spennende bruksområder, som kan få stor betydning i fremtiden. Blant annet er mikrospeil viktige for Lidar, som er en optisk fjernmålingsteknikk som brukes til å raskt måle posisjonen og avstanden til fysiske objekter i for eksempel selvkjørende biler. Speilene kan også være relevante for lavenergi-prosjektorer til for eksempel Augmented reality (AR)- og Virtual reality (VR)-briller.

Ta gjerne kontakt om du lurer på om du kan bruke mikrospeil i din virksomhet.

Kontaktperson