Setelah lebih dari satu dekade di bidang teknologi navigasi inersia,Saya telah mulai menganggap perangkat terintegrasi empat dalam satu sebagai pahlawan yang tidak dikenal dalam evolusi giroskop serat optik (FOG), biaya, dan keandalan yang pernah dibatasi FOG untuk high-end aerospace dan sektor pertahanan.yang dirancang khusus untuk FOG melayani tujuan yang lebih tepat: mengintegrasikan fungsi optik dan elektronik inti ke dalam modul kompak untuk membuka potensi sipil teknologi.
FOG tradisional bergantung pada komponen diskrit sumber cahaya, kopling, modulator fase, dan detektor masing-masing membutuhkan kemasan dan kalibrasi yang independen.giros kelebihan berat badan tetapi juga mendorong biaya naik secara eksponensial; biaya per gram dari FOG awal bahkan melebihi emas, membatasi aplikasi mereka untuk rudal, satelit, dan kapal besar.Munculnya perangkat empat dalam satu mengubah skenario ini dengan mengintegrasikan empat komponen inti ini ke dalam satu modul berbasis silikonDengan memanfaatkan fotonik silikon dan proses integrasi heterogen, jejak desain high-end dapat dikurangi menjadi kurang dari 0,2 sentimeter persegi.hanya sekitar sepersepuluh ukuran perakitan diskrit.
Apa yang sering diabaikan oleh non-profesional adalah bahwa perangkat FOG four-in-one sama sekali bukan kombinasi komponen sederhana, tetapi dirancang dengan hati-hati untuk meringankan titik nyeri inti dalam operasi FOG.Misalnya, mengintegrasikan modulator fase dan detektor pada substrat yang sama meminimalkan kesalahan fase yang tidak saling disebabkan oleh fluktuasi suhu dan getaran mekanis,yang sangat penting untuk menjaga sub-gelar akurasi sudutSementara itu, ia menyederhanakan proses penyelarasan optik - langkah yang memakan waktu dan tenaga kerja intensif dalam perakitan FOG tradisional yang sering memperkenalkan kesalahan manusia dan mengurangi tingkat hasil.
Saya masih ingat proyek 2024 dengan perusahaan pengemudi otonom, di mana kami menggantikan FOG komponen diskrit dengan prototipe yang dilengkapi dengan modul fotonik silikon empat dalam satu yang kami kembangkan sendiri.Hasilnya adalah transformatif: berat giroskop berkurang 65%, konsumsi daya 40% dan yang paling penting,biaya satuan turun dari kisaran sepuluh ribu yuan ke kisaran seribu yuan akhirnya membuat presisi tingkat FOG tersedia di harga MEMS gyro. Ia melakukan tanpa cacat dalam tes di terowongan dan garasi bawah tanah tanpa sinyal GPS, mempertahankan posisi stabil selama lebih dari 20 menit.
Tentu saja, perangkat empat dalam satu untuk FOG tidak tanpa tantangan. 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 phosphideEfisiensi kopling adalah titik nyeri utama lainnya: ukuran medan mode dari pembimbing gelombang terintegrasi sangat kecil (sekitar 0,15 mikrometer),yang membutuhkan presisi penyelarasan sub-mikron saat berlabuh dengan kumparan serat, yang telah mendorong batas kinerja peralatan perakitan otomatis.
Produksi massal awal juga menghadapi kesulitan hasil.Proses multi-langkah dari pengikatan wafer dan etching waveguide untuk kalibrasi akhir berarti bahwa bahkan variasi proses kecil dapat membuat seluruh modul tidak efektifKami menghabiskan berbulan-bulan mengoptimalkan proses integrasi silikon-on-isolator (SOI) + silikon nitrida monolitik,akhirnya meningkatkan hasil dari 60% menjadi lebih dari 85% dan meletakkan dasar untuk produksi skala besar komersial.
Menariknya, persepsi industri tentang perangkat empat dalam satu telah mengalami transformasi dramatis.mereka dianggap sebagai "kompromi" antara komponen presisi tinggi diskrit dan MEMS murah; saat ini, mereka diakui sebagai pemberi kunci pembudayaan FOG, menjembatani kesenjangan antara kinerja kelas aeroangkasa dan efektivitas biaya komersial.
Produsen domestik telah berada di garis depan di bidang ini.Perusahaan seperti CETC 14th Research Institute dan Chongqing Shuaiwei Technology telah mengoptimalkan modul FOG four-in-one melalui proses fotonik silikon 130nm dan 180nm, mencapai stabilitas bias kurang dari 0,1°/h untuk perangkat yang diproduksi secara massal dengan biaya sebagian kecil dari rekan-rekan asing.Bahkan produsen regional seperti Chongqing United Microelectronics memperluas kapasitas produksi terintegrasi FOG transceiver chip, memperkuat posisi China di pasar ceruk yang kritis ini.
Perangkat-perangkat ini mewujudkan kebenaran inti dari pengembangan FOG: miniaturisasi dan pengendalian biaya tidak harus datang dengan mengorbankan presisi.Fokus pada integrasi tingkat sistem daripada peningkatan komponen individu, modul empat dalam satu telah mendefinisikan kembali batas-batas aplikasi FOG." tapi teknologi dasar yang mendorong FOG ke pasar baru seperti mengemudi otonom, robotika laut dalam, dan pertanian presisi.
Pengalaman yang terkumpul dari perangkat FOG four-in-one sekarang mempengaruhi pengembangan teknologi generasi berikutnya seperti FOG kristal fotonik.Kami menerapkan konsep integrasi yang sama untuk desain gyro tiga sumbu, mengintegrasikan tiga modul empat-dalam-satu ke dalam satu chip untuk mencapai sensor gerak 3D penuh. teknologi kalibrasi AI-driven, dioptimalkan untuk mengkompensasi kebisingan yang disebabkan integrasi,juga membuat modul ini lebih kuat di lingkungan yang keras pengalaman yang langsung menginformasikan penelitian dan pengembangan kita dari giros fotonik silikon.
Dalam bidang yang terobsesi dengan terobosan dalam sensitivitas serat koil atau kecepatan modulator, mudah untuk mengabaikan dampak rendah dari perangkat empat-dalam-satu.Mereka telah mengubah FOG dari komponen aerospace niche ke akses, alat yang dapat diskalakan dan proses ini telah membuktikan bahwa integrasi, bukan peningkatan satu metrik kinerja, adalah kunci untuk membuka era baru teknologi navigasi inersia.Kontribusi mereka untuk mempopulerkan presisi FOG akan melebihi bahkan desain generasi berikutnya yang paling canggih.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
