Na meer dan een decennium in het gebied van traagheidsnavigatietechnologie,Ik ben tot de conclusie gekomen dat vier-in-één-geïntegreerde apparaten de onbekende helden zijn in de evolutie van glasvezel-gyroscopen (FOG's) die de langdurige knelpunten van grootte rustig overwinnen.In tegenstelling tot de vier-in-één-componenten in de beeldscherm- of halfgeleiderindustrie, is de FOG-component een van de belangrijkste componenten van de moderne technologie.die speciaal ontworpen zijn voor FOG's dienen een nauwkeuriger doel: het integreren van kernoptische en elektronische functies in een compacte module om het civiele potentieel van de technologie te ontsluiten.
Traditionele FOG's zijn afhankelijk van discrete componenten: lichtbronnen, koppelingen, fase-modulatoren en detectoren, die elk onafhankelijke verpakking en kalibratie vereisen.overgewicht gyros maar ook drijft de kosten exponentieelDe kosten per gram van vroege FOG's overschreden zelfs die van goud, waardoor hun toepassing beperkt bleef tot raketten, satellieten en grote schepen.De opkomst van vier-in-één-apparaten veranderde dit scenario door deze vier kerncomponenten te integreren in een enkele silicium-gebaseerde moduleMet behulp van siliciumfotonica en heterogene integratieprocessen kan de voetafdruk van high-end ontwerpen worden verminderd tot minder dan 0,2 vierkante centimeter.slechts ongeveer een tiende van de grootte van discrete assemblages.
Wat niet-professionals vaak over het hoofd zien, is dat FOG vier-in-één-apparaten geenszins eenvoudige componentencombinaties zijn, maar zorgvuldig zijn ontworpen om de kernpijnpunten bij de werking van FOG te verlichten.Bijvoorbeeld:Het integreren van de fase-modulator en de detector op hetzelfde substraat minimaliseert de niet-reciprocale fasefouten die worden veroorzaakt door temperatuurschommelingen en mechanische trillingen.wat cruciaal is voor het behoud van sub-graad hoek nauwkeurigheidOndertussen vereenvoudigt het het proces van optische uitlijning, een tijdrovende en arbeidsintensieve stap in de traditionele FOG-assemblage die vaak menselijke fouten introduceert en de opbrengstpercentages vermindert.
Ik herinner me nog een 2024-project met een autonoom rijdend bedrijf, waarin we een discrete-component FOG vervangen door een prototype uitgerust met onze zelf ontwikkelde vier-in-één silicium fotonische module.De resultaten waren transformatief.Het gewicht van de gyroscoop is met 65% verminderd, het energieverbruik met 40% en het belangrijkste:de eenheidskosten daalden van het bereik van tienduizend yuan naar het bereik van duizend yuan, waardoor de nauwkeurigheid van het FOG-niveau eindelijk toegankelijk werd tegen MEMS-gyro-prijzenHet presteerde foutloos in testen in tunnels en ondergrondse garages zonder GPS-signalen, en hield een stabiele positionering gedurende meer dan 20 minuten.
Natuurlijk zijn vier-in-één apparaten voor FOG's niet zonder uitdagingen. The biggest hurdle is balancing integration level and optical performance—silicon’s inherent limitations as a light-emitting material force us to use heterogeneous bonding of III-V materials such as indium phosphideEen ander belangrijk probleem is de koppelingsefficiëntie: de grootte van het modusveld van geïntegreerde golfleiders is extreem klein (ongeveer 0,15 micrometer).met een vermogen van meer dan 50 W,, die de prestatiegrenzen van geautomatiseerde assemblageapparatuur heeft verlegd.
De vroege massaproductie had ook problemen met de opbrengst.Het meerstappenproces, van waferbinding en golfgeleider etsen tot eindkalibratie, betekent dat zelfs kleine procesvariaties de hele module ineffectief kunnen maken.We hebben maanden besteed aan het optimaliseren van het silicium-op-isolator (SOI) + siliciumnitride monolithische integratie proces.Het is de bedoeling dat de productie van de landbouwprodukten in de Gemeenschap van 60% tot meer dan 85% zal stijgen en dat de basis zal worden gelegd voor de commerciële grootschalige productie..
Het is interessant dat de perceptie van de industrie van dergelijke vier-in-één-apparaten een dramatische transformatie heeft ondergaan.Ze werden beschouwd als een "compromiss" tussen discrete hoogprecisiecomponenten en goedkope MEMSHet is een belangrijke stap in de ontwikkeling van de technologieën voor het vervaardigen van luchtvaartuigen.
De binnenlandse fabrikanten zijn op dit gebied voorop gegaan.Ondernemingen zoals het CETC 14th Research Institute en Chongqing Shuaiwei Technology hebben FOG-modules geoptimaliseerd via 130nm en 180nm siliciumfotonicaprocessen., waarbij voor massaproducties een biasstabiliteit van minder dan 0,1°/h wordt bereikt tegen een fractie van de kosten van buitenlandse tegenhangers.Zelfs regionale fabrikanten zoals Chongqing United Microelectronics breiden de productiecapaciteit van geïntegreerde FOG-transceiverchips uit., waardoor de positie van China in deze kritieke niche markt wordt versterkt.
Deze apparaten belichamen de kernwaarheid van de ontwikkeling van FOG: miniaturisatie en kostenbeheersing hoeven niet ten koste te gaan van precisie.De nadruk ligt op integratie op systeemniveau in plaats van op individuele componentenIn de eerste plaats is het belangrijk dat de nieuwe modules de toepassingsgrens van de FOG's opnieuw definiëren." maar een fundamentele technologie die FOG's naar nieuwe markten duwt zoals autonoom rijden, diepzeerobotische technologie en precisie-landbouw.
De ervaring die is opgedaan met FOG-four-in-one-apparaten heeft nu invloed op de ontwikkeling van technologieën van de volgende generatie, zoals fotonische kristal-FOG's.We passen hetzelfde concept toe op drie-assige gyro ontwerpen., waarbij drie vier-in-één-modules in één chip worden geïntegreerd om volledige 3D-bewegingsdetectie te bereiken.Het maakt deze modules ook robuuster in ruwe omgevingen..
In een gebied dat geobsedeerd is door doorbraken in de gevoeligheid van vezelspoelen of de snelheid van modulatoren, is het gemakkelijk om de geringe impact van vier-in-één-apparaten te overzien.Ze hebben FOG's veranderd van niche luchtvaartcomponenten in toegankelijkeHet is duidelijk dat de integratie, in plaats van de verbetering van een enkele prestatiemeter, de sleutel is tot het inluiden van een nieuw tijdperk van inertiale navigatietechnologie.Hun bijdrage aan de popularisering van FOG-precisie zal zelfs de meest geavanceerde ontwerpen van de volgende generatie overtreffen..
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
