इनेर्शियल नेविगेशन और सिलिकॉन फोटोनिक्स के क्षेत्र में लगभग एक दशक के बाद, मैं
सिलिकॉन फोटोनिक जिरो (एसपीजी)सटीक संवेदन में सबसे अधिक परिवर्तनकारी प्रौद्योगिकियों में से एक के रूप में फाइबर ऑप्टिक जिरो (एफओजी) के प्रदर्शन को एक छोटे से सिलिकॉन चिप में पैक करना,यह चुपचाप फिर से आकार दे रहा है सीमाओं के लिए क्या संभव है में एयरोस्पेस, स्वायत्त ड्राइविंग, गहरे समुद्र की खोज और अन्य क्षेत्र।
वर्षों से, पारंपरिक एफओजी ने उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोग परिदृश्यों पर सागनाक प्रभाव के कारण प्रभुत्व जमाया है,जो प्रतिवर्ती प्रकाश किरणों के बीच चरण अंतर को मापकर घूर्णन गति का पता लगाता हैहालांकि, बड़े पैमाने पर लोकप्रियता के लिए उनके पास एक घातक दोष हैः अलग-अलग ऑप्टिकल घटकों और हाथ से स्प्लिट किए गए फाइबर के साथ भारी डिजाइन, उच्च लागत के साथ।उन्हें एयरोस्पेस और राष्ट्रीय रक्षा जैसे आला क्षेत्रों तक सीमित करें।.
सिलिकॉन फोटोनिक्स ने इस परिदृश्य को पूरी तरह से बदल दिया है। सीएमओएस विनिर्माण प्रक्रियाओं का लाभ उठाते हुए, यह तरंग गाइड, स्प्लिटर, मॉड्यूलेटर,और यहां तक कि एक एकल सिलिकॉन सब्सट्रेट पर डिटेक्टर एक डेस्कटॉप के आकार की प्रणाली को एक उंगली के आकार तक छोटा कर देता हैकुछ डिजाइनों में 0.2 वर्ग सेंटीमीटर के चिप में कोर घटकों को एकीकृत किया जा सकता है, जिसमें पारंपरिक एफओजी असेंबली के केवल एक अंश की मात्रा होती है।
जो मुझे सबसे ज्यादा मोहित करता है वह यह है कि यह लघुकरण सटीकता की कीमत पर नहीं आता है जब इसे सही ढंग से डिज़ाइन किया जाता है,एसपीजी पारंपरिक एफओजी की स्थिरता के बराबर हो सकते हैं जबकि उत्पादन लागत और वजन को काफी कम कर सकते हैंमुझे अभी भी एक गहरे समुद्र रोबोटिक्स कंपनी के साथ सहयोग करने वाली 2024 परियोजना याद है,जहां हमने उनके गन्दा एफओजी को सिलिकॉन नाइट्राइड वेवगाइड प्लेटफॉर्म पर निर्मित एक प्रोटोटाइप एसपीजी के साथ बदल दिया.
प्रभाव उल्लेखनीय था: एसपीजी ने नेविगेशन प्रणाली के वजन को 70% तक कम कर दिया, 6,000 मीटर गहरे समुद्र के चरम दबाव का सामना किया,और वे आवश्यक उप-डिग्री कोणीय सटीकता बनाए रखा एक सफलता है कि पारंपरिक ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी कभी हासिल नहीं कर सकता.
बेशक, एसपीजी चुनौतियों के बिना नहीं हैं। सबसे बड़ी समस्या का सामना करना पड़ रहा है ध्रुवीकरण हानि और युग्मन हानि को दबाने के लिएः सिलिकॉन तरंग गाइड एक अत्यंत छोटे मोड क्षेत्र का आकार (लगभग 0.1 किमी) है।5 माइक्रोमीटर), जबकि मानक ऑप्टिकल फाइबर में 9 माइक्रोमीटर का मोड क्षेत्र आकार होता है। कॉपर कपलर्स या ग्रिटिंग संरचनाओं का उपयोग करके सावधानीपूर्वक डिजाइन के बिना, एक "फनल प्रभाव" होगा, जिससे प्रकाश हानि होगी।
तापमान संवेदनशीलता एक और मुश्किल मुद्दा है, सिलिकॉन में एक मजबूत थर्मो-ऑप्टिक प्रभाव होता है और छोटे तापमान उतार-चढ़ाव चरण माप परिणामों को विकृत कर सकते हैं।सटीक तापमान नियंत्रण या वास्तविक समय में मुआवजे के लिए उन्नत एल्गोरिदम की आवश्यकता.
फिर भी, हमने मॉड्यूलेटर के प्रदर्शन में सुधार के लिए सिलिकॉन सब्सट्रेट के लिए लिथियम नियोबेट या इंडियम फॉस्फिड को जोड़ने वाली विषम एकीकृत प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण प्रगति की है।कम हानि वाले निष्क्रिय उपकरणों को उच्च प्रदर्शन वाले सक्रिय उपकरणों के साथ जोड़ने के लिए "सिलिकॉन-ऑन-इंसुलेटर (एसओआई) + सिलिकॉन नाइट्राइड" मोनोलिथिक एकीकरण प्रक्रिया को अपनाते हुए.
घरेलू उद्यम भी मजबूत गति दिखा रहे हैं।सीईटीसी 14वें अनुसंधान संस्थान और चोंगकिंग ज़िक्सिंगजे टेक्नोलॉजी जैसे चीनी निर्माता 180 एनएम और 130 एनएम सिलिकॉन फोटोनिक्स प्रक्रियाओं के माध्यम से एसपीजी चिप्स की उत्पादन क्षमता का विस्तार कर रहे हैं, धीरे-धीरे वैश्विक नेताओं के साथ अंतर को कम कर रहा है और पुष्टि कर रहा है कि बड़े पैमाने पर बड़े पैमाने पर उत्पादन की पहुंच है।
उद्योग के उछाल के बीच, एक महत्वपूर्ण बिंदु को अक्सर अनदेखा किया जाता हैः एसपीजी केवल बेहतर प्रदर्शन करने वाले एफओजी नहीं हैं, बल्कि एक नवाचार मंच हैं। हम त्रि-अक्ष एसपीजी डिजाइन विकसित कर रहे हैं,पूर्ण 3 डी गति संवेदन प्राप्त करने के लिए एक एकल चिप में तीन gyros एकीकृत, और उन्हें वास्तविक समय में शोर और बहाव को दबाने के लिए एआई-संचालित कैलिब्रेशन टूल के साथ जोड़ना।
स्वायत्त ड्राइविंग के लिए, इसका मतलब है कि नेविगेशन सिस्टम जीपीएस से स्वतंत्र रूप से काम कर सकते हैं, सुरंगों या शहरी घाटों जैसे परिदृश्यों में भी सटीक स्थिति बनाए रख सकते हैं।यह हल्का प्रदान कर सकते हैं, उपग्रहों और ड्रोन के लिए अधिक विश्वसनीय दृष्टिकोण नियंत्रण समाधान।
दिन के अंत में, एसपीजी दो प्रमुख लाभों को जोड़ती हैः ऑप्टिकल जिरो की उच्च सटीकता और अर्धचालक विनिर्माण की स्केलेबिलिटी।जो टीमें भविष्य में इस क्षेत्र में उत्कृष्टता हासिल करेंगी, उन्हें न केवल सैग्नैक प्रभाव के भौतिक सिद्धांतों में महारत हासिल करनी होगी, बल्कि प्रयोगशाला पैमाने पर डिजाइनों को मजबूत डिजाइनों में बदलने की कला को भी समझना होगा।, लागत नियंत्रित चिप्स जो जटिल वास्तविक दुनिया के वातावरण के अनुकूल हो सकते हैं।मेरा दृढ़ विश्वास है कि एसपीजी अंतिम सटीकता का पीछा करने वाले सभी नेविगेशन सिस्टम की अदृश्य कोर रीढ़ बन जाएगी.
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