जड़ता नेविगेशन प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में एक दशक से अधिक के बाद,मैं चार-इन-वन एकीकृत उपकरणों को फाइबर ऑप्टिक जिरोस्कोप (एफओजी) के विकास में अघोषित नायकों के रूप में मानने लगा हूं, लागत, और विश्वसनीयता है कि एक बार उच्च अंत एयरोस्पेस और रक्षा क्षेत्रों के लिए सीमित FOGs. प्रदर्शन या अर्धचालक उद्योगों में चार में एक घटकों के विपरीत,जो विशेष रूप से एफओजी के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, वे अधिक सटीक उद्देश्य के लिए हैं: इस तकनीक की नागरिक क्षमताओं को उजागर करने के लिए कॉम्पैक्ट मॉड्यूल में मुख्य ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक कार्यों को एकीकृत करना।
पारंपरिक एफओजी अलग-अलग घटकों पर निर्भर करते हैं- प्रकाश स्रोत, युग्मक, चरण मॉड्यूलेटर और डिटेक्टर- जिनमें से प्रत्येक को स्वतंत्र पैकेजिंग और कैलिब्रेशन की आवश्यकता होती है।अधिक वजन वाले gyros लेकिन यह भी तेजी से लागत ऊपर चलाता हैप्रारंभिक एफओजी की प्रति ग्राम लागत सोने से भी अधिक थी, जिससे उनका उपयोग मिसाइलों, उपग्रहों और बड़े जहाजों तक सीमित था।चार-इन-वन उपकरणों के उद्भव ने इन चार मुख्य घटकों को एक एकल सिलिकॉन आधारित मॉड्यूल में एकीकृत करके इस परिदृश्य को बदल दिया।सिलिकॉन फोटोनिक्स और विषम एकीकरण प्रक्रियाओं का लाभ उठाते हुए, उच्च अंत डिजाइनों के पदचिह्न को 0.2 वर्ग सेंटीमीटर से कम तक कम किया जा सकता है,केवल लगभग एक दशमलव अलग विधानसभाओं के आकार.
जो गैर-पेशेवर अक्सर अनदेखा करते हैं वह यह है कि FOG चार-इन-वन डिवाइस किसी भी तरह से सरल घटक संयोजन नहीं हैं, बल्कि FOG संचालन में मुख्य दर्द बिंदुओं को कम करने के लिए सावधानीपूर्वक इंजीनियर हैं।उदाहरण के लिए, एक ही सब्सट्रेट पर चरण मॉड्यूलेटर और डिटेक्टर को एकीकृत करने से तापमान में उतार-चढ़ाव और यांत्रिक कंपन के कारण गैर-पारस्परिक चरण त्रुटियों को कम किया जाता है,जो उप-डिग्री कोणीय सटीकता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैइस बीच, यह ऑप्टिकल संरेखण प्रक्रिया को सरल बनाता है, जो पारंपरिक एफओजी असेंबली में समय लेने वाला और श्रम-गहन कदम है जो अक्सर मानव त्रुटि का परिचय देता है और उपज दरों को कम करता है।
मुझे अभी भी एक स्वायत्त ड्राइविंग कंपनी के साथ एक 2024 परियोजना याद है, जहां हमने एक अलग-अलग घटक FOG को हमारे स्वयं विकसित चार-इन-वन सिलिकॉन फोटॉनिक मॉड्यूल से लैस एक प्रोटोटाइप से बदल दिया।परिणाम परिवर्तनकारी थे: जिरो के वजन में 65% की कमी आई, बिजली की खपत में 40% की कमी आई और सबसे महत्वपूर्ण बात,इकाई लागत दस हजार युआन की सीमा से गिरकर एक हजार युआन की सीमा में आ गई है, अंततः एमईएमएस जिरो की कीमतों पर एफओजी स्तर की सटीकता उपलब्ध कराई गई है।यह बिना जीपीएस सिग्नल के सुरंगों और भूमिगत गैरेज में परीक्षणों में त्रुटिहीन प्रदर्शन करता है, 20 मिनट से अधिक समय तक स्थिर स्थिति बनाए रखता है।
बेशक, एफओजी के लिए चार-इन-वन उपकरण चुनौतियों के बिना नहीं हैं। 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 phosphide, जो निस्संदेह विनिर्माण जटिलता को बढ़ाता है। युग्मन दक्षता एक और प्रमुख समस्या बिंदु हैः एकीकृत तरंग मार्गियों का मोड क्षेत्र आकार बेहद छोटा है (लगभग 0.15 माइक्रोमीटर),फाइबर कॉइल्स के साथ डॉकिंग करते समय सब-माइक्रोन संरेखण सटीकता की आवश्यकता होती है, जिसने स्वचालित असेंबली उपकरण की प्रदर्शन सीमाओं को आगे बढ़ा दिया है।
प्रारंभिक बड़े पैमाने पर उत्पादन में भी उपज की कठिनाइयों का सामना करना पड़ा।बहु-चरण की प्रक्रिया, वेफर को बांधने और वेवगाइड ईटिंग से लेकर अंतिम कैलिब्रेशन तक, इसका मतलब है कि प्रक्रिया में मामूली बदलाव भी पूरे मॉड्यूल को अप्रभावी बना सकते हैं।हमने सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर (एसओआई) + सिलिकॉन नाइट्राइड मोनोलिथिक एकीकरण प्रक्रिया को अनुकूलित करने में महीनों बिताए,अंततः उपज को 60% से बढ़ाकर 85% से अधिक करने और वाणिज्यिक बड़े पैमाने पर उत्पादन की नींव रखने के लिए.
दिलचस्प बात यह है कि इस तरह के चार-इन-वन उपकरणों के बारे में उद्योग की धारणा में नाटकीय परिवर्तन आया है।वे अलग उच्च परिशुद्धता घटकों और कम लागत वाले एमईएमएस के बीच एक "समझौता" के रूप में माना जाता थाआज, उन्हें एफओजी के नागरिकीकरण के मूल कारक के रूप में मान्यता प्राप्त है, जो एयरोस्पेस-ग्रेड प्रदर्शन और वाणिज्यिक लागत-प्रभावशीलता के बीच की खाई को पाटता है।
घरेलू निर्माता इस क्षेत्र में अग्रणी रहे हैं।सीईटीसी 14वें अनुसंधान संस्थान और चोंगकिंग शुईवेई प्रौद्योगिकी जैसे उद्यमों ने 130 एनएम और 180 एनएम सिलिकॉन फोटोनिक्स प्रक्रियाओं के माध्यम से एफओजी चार-इन-वन मॉड्यूल को अनुकूलित किया है।, विदेशी समकक्षों की लागत के एक अंश पर बड़े पैमाने पर उत्पादित उपकरणों के लिए 0.1°/घंटे से कम की पूर्वाग्रह स्थिरता प्राप्त करना।यहां तक कि चोंगकिंग यूनाइटेड माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स जैसे क्षेत्रीय निर्माता एकीकृत एफओजी ट्रांससीवर चिप्स की उत्पादन क्षमता का विस्तार कर रहे हैं, इस महत्वपूर्ण आला बाजार में चीन की स्थिति को मजबूत करता है।
इन उपकरणों में एफओजी के विकास की मूल सत्यता का प्रतिबिंबित होता हैः लघुकरण और लागत नियंत्रण को सटीकता की कीमत पर नहीं आना चाहिए।व्यक्तिगत घटक उन्नयन के बजाय प्रणाली स्तर पर एकीकरण पर ध्यान केंद्रित करना, चार-इन-वन मॉड्यूल ने एफओजी के अनुप्रयोगों की सीमाओं को फिर से परिभाषित किया है।" लेकिन एक मौलिक तकनीक है कि नए बाजारों में FOGs धक्का कर रहा है जैसे स्वायत्त ड्राइविंग, गहरे समुद्र की रोबोटिक्स और सटीक कृषि।
एफओजी चार-इन-वन उपकरणों से जुटा अनुभव अब अगली पीढ़ी की प्रौद्योगिकियों जैसे फोटोनिक क्रिस्टल एफओजी के विकास को प्रभावित कर रहा है।हम त्रि-अक्ष जिरो डिजाइन के लिए एक ही एकीकरण अवधारणा लागू कर रहे हैं, एक एकल चिप में तीन चार-इन-वन मॉड्यूल को एकीकृत करने के लिए पूर्ण 3 डी गति संवेदन प्राप्त करने के लिए।इन मॉड्यूलों को कठोर वातावरण में भी अधिक मजबूत बनाता है। अनुभव जो सीधे सिलिकॉन फोटॉनिक जिरो के हमारे अनुसंधान और विकास को सूचित करता है।.
फाइबर कॉइल संवेदनशीलता या मॉड्यूलेटर गति में सफलताओं से ग्रस्त एक क्षेत्र में, चार-इन-वन उपकरणों के कम प्रभाव को अनदेखा करना आसान है।उन्होंने एफओजी को एयरोस्पेस के विशिष्ट घटकों से सुलभ, स्केलेबल टूल्स और इस प्रक्रिया ने साबित कर दिया है कि एक एकल प्रदर्शन मीट्रिक के सुधार के बजाय एकीकरण, जड़ता नेविगेशन प्रौद्योगिकी के एक नए युग में प्रवेश करने की कुंजी है।एफओजी सटीकता को लोकप्रिय बनाने में उनका योगदान अगली पीढ़ी के सबसे उन्नत डिजाइनों को भी पीछे छोड़ देगा.
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