پایدارسازی فرکانس در نوسانگرهای میکرومکانیکی غیرخطی

به کمک تجربه و تخصص مرکز مواد نانومقیاس (CNM) در طراحی و ساخت سیستم‌های میکرو و نانومقیاس، راهکار جدیدی برای مهندسی نوسانگرهای با فرکانس نویز پایین ابداع شد.

نوسانگرهای مکانیکی جزء اصلی هر سیستم الکترونیکی هستند که برای هماهنگ‌سازی و صرفه‌جویی در وقت به یک فرکانس مرجع نیاز دارند. آنها همچنین به‌طور گسترده‌ای در حسگرهای جرم، نیرو و میدان مغناطیسی مبتنی برجابجایی فرکانس به‌کار می‌روند.

با این حال، با کوچک‌تر شدن ابعاد ساختارهای نیمه‌هادی‌ به مقیاس میکرو و نانومتر، پاسخ دینامیک آنها در دامنه عملکرد مورد نیاز غیرخطی می‌شود. علاوه‌بر این، بی‌ثباتی و نویز زیاد فرکانس به‌طور قابل توجهی عملکرد آنها را تنزل می‌دهد.

در این حالت برخلاف حالت خطی، فرکانس نوسان قویاً به دامنه نوسان وابسته است. این امر نویز فرکانس نوسانگر را تا حد زیادی افزایش می‌دهد و بنابراین مزایای عملکرد در دامنه‌های بالاتر حاصل نمی‌شود. ولی محققان نشان دادند که به‌وسیله جفت شدن دو مد ارتعاشی متفاوت از طریق تشدید داخلی می‌توان بر این محدودیت غلبه کرد.

این نتایج نشان می‌دهد که اجرای نویز با فرکانس خیلی پایین در ناحیه غیرخطی امکان‌پذیر است و می‌توان نوسانگرهای کوارتزی را با فناوری سیستم‌های نانوالکترومکانیکی (NEMs) جایگزین کرد.