Après près d'une décennie dans les domaines de la navigation inertielle et de la photonique du silicium, je suis arrivé à considérer
un débit de sortie de sortie de l'appareilcomme l'une des technologies les plus révolutionnaires en matière de détection de précision, en intégrant les performances des gyros de fibre optique (FOG) dans une minuscule puce en silicium,Il remodèle discrètement les limites de ce qui est possible dans l'aérospatiale., la conduite autonome, l'exploration en haute mer et d'autres secteurs.
Pendant des années, les FOG traditionnels ont dominé les scénarios d'application de haute précision grâce à l'effet Sagnac,qui détecte le mouvement de rotation en mesurant la différence de phase entre les faisceaux lumineux de contre-propagationCependant, ils présentent un défaut fatal pour une diffusion à grande échelle: des conceptions encombrantes avec des composants optiques discrets et des fibres épissées à la main, couplées à des coûts élevés.les limiter à des domaines de niche tels que l' aérospatiale et la défense nationale.
La photonique du silicium a complètement changé ce paysage.et même des détecteurs sur un seul substrat de silicium réduisant un système de bureau à la taille d'un ongle.Certaines conceptions peuvent intégrer des composants de base sur une puce de 0,2 centimètre carré, avec un volume seulement une fraction de celui des ensembles FOG traditionnels.
Ce qui me fascine le plus, c'est que cette miniaturisation ne se fait pas au prix de la précision.Les SPG peuvent égaler la stabilité des SPG traditionnels tout en réduisant considérablement les coûts de production et le poidsJe me souviens encore d'un projet de 2024 en collaboration avec une société de robotique en haute mer,où nous avons remplacé leur FOG maladroit par un prototype SPG construit sur une plateforme de guide d' onde de nitrure de silicium.
L'effet a été remarquable: le SPG a réduit le poids du système de navigation de 70%, a résisté à l'extrême pression des mers profondes de 6 000 mètres,Ils ont maintenu la précision angulaire requise, une percée que la technologie optique traditionnelle n'aurait jamais pu réaliser..
Bien sûr, les SPG ne sont pas sans défis. Le plus gros problème auquel nous sommes confrontés est la suppression des pertes de polarisation et de couplage: les guides d'ondes en silicium ont un champ de mode extrêmement petit (environ 0,05 mm).5 micromètres)Sans une conception minutieuse utilisant des couples coniques ou des structures de grille, un "effet entonnoir" se produira, provoquant une perte de lumière.
La sensibilité à la température est un autre problème délicat. Le silicium a un fort effet thermo-optique et de petites fluctuations de température peuvent fausser les résultats de mesure de phase.nécessitant un contrôle précis de la température ou des algorithmes avancés de compensation en temps réel.
Néanmoins, nous avons réalisé des progrès significatifs en matière de technologie d'intégration hétérogène, qui consiste à lier du niobate de lithium ou du phosphure d'indium à des substrats de silicium afin d'améliorer les performances du modulateur.tout en adoptant le procédé d'intégration monolithique "silicium sur isolant (SOI) + nitrure de silicium" pour combiner des dispositifs passifs à faible perte avec des dispositifs actifs à haute performance.
Les entreprises nationales affichent également une forte dynamique.Des fabricants chinois tels que le CETC 14th Research Institute et Chongqing Zixingzhe Technology étendent la capacité de production de puces SPG grâce à des processus de photonique au silicium à 180 nm et 130 nm., réduisant progressivement l'écart avec les leaders mondiaux et confirmant que la production de masse à grande échelle est à portée de main.
Au milieu de l'essor de l'industrie, un point clé est souvent négligé: les SPG ne sont pas seulement des FOG plus performants, mais une plateforme d'innovation.l'intégration de trois gyros dans une seule puce pour obtenir une détection de mouvement 3D complète, et les associer à des outils d'étalonnage basés sur l'IA pour supprimer le bruit et la dérive en temps réel.
Pour la conduite autonome, cela signifie que les systèmes de navigation peuvent fonctionner indépendamment du GPS, en maintenant un positionnement précis même dans des scénarios tels que des tunnels ou des canyons urbains.il peut fournir un briquet plus léger, des solutions de contrôle d'attitude plus fiables pour les satellites et les drones.
En fin de compte, les SPG combinent deux avantages majeurs: la haute précision des gyros optiques et l'évolutivité de la fabrication de semi-conducteurs.Les équipes qui se démarqueront dans ce domaine à l'avenir doivent non seulement maîtriser les principes physiques de l'effet Sagnac, mais aussi maîtriser l'art de transformer des conceptions à l'échelle du laboratoire en des conceptions robustes.Avec l'avancée des goulets d'étranglement techniques restants, la technologie de l'informatique est en train de se développer.Je crois fermement que les SPG deviendront l' invisible noyau de tous les systèmes de navigation qui poursuivent la précision ultime.
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