Setelah hampir satu dekade di bidang navigasi inersia dan fotonik silikon, saya telah
silikon photonic gyros (SPGs)sebagai salah satu teknologi yang paling transformatif dalam sensing presisi, mengemas kinerja fiber optic gyros (FOGs) ke dalam chip silikon kecil,itu diam-diam membentuk kembali batas-batas apa yang mungkin di aerospace, mengemudi otonom, eksplorasi laut dalam, dan sektor lainnya.
Selama bertahun-tahun, FOG tradisional telah mendominasi skenario aplikasi presisi tinggi berkat efek Sagnac,yang mendeteksi gerak rotasi dengan mengukur perbedaan fase antara sinar cahaya kontra-propagasiNamun, mereka memiliki kelemahan fatal untuk popularisasi skala besar: desain besar dengan komponen optik diskrit dan serat yang diikat dengan tangan, ditambah dengan biaya tinggi.membatasi mereka ke bidang niche seperti aerospace dan pertahanan nasional.
Silicon Photonics telah benar-benar mengubah lanskap ini, memanfaatkan proses manufaktur CMOS, mengintegrasikan pendorong gelombang, splitter, modulator,dan bahkan detektor pada satu substrat silikon ̊ menyusut sistem ukuran desktop ke ukuran kukuBeberapa desain dapat mengintegrasikan komponen inti ke chip 0,2 sentimeter persegi, dengan volume hanya sebagian kecil dari perakitan FOG tradisional.
Yang paling menarik bagi saya adalah bahwa miniaturisasi ini tidak datang dengan biaya presisi.SPG dapat menyamai stabilitas FOG tradisional sambil secara signifikan mengurangi biaya produksi dan beratSaya masih ingat proyek 2024 yang berkolaborasi dengan perusahaan robotika laut dalam,dimana kami mengganti FOG mereka yang canggung dengan SPG prototipe yang dibangun di platform pemandu gelombang silikon nitrida.
Efeknya luar biasa: SPG mengurangi berat sistem navigasi sebesar 70%, menahan tekanan ekstrim laut 6.000 meter,dan mempertahankan sub-degrees akurasi sudut yang mereka butuhkan sebuah terobosan yang teknologi optik tradisional tidak pernah bisa mencapai.
Tentu saja, SPG tidak tanpa tantangan. masalah terbesar yang kita hadapi adalah menekan hilangnya polarisasi dan kehilangan kopling: pendorong gelombang silikon memiliki ukuran medan mode yang sangat kecil (sekitar 0.5 mikrometer), sedangkan serat optik standar memiliki ukuran medan modus 9 mikrometer. Tanpa desain yang cermat menggunakan kopling kerucut atau struktur kisi, "efek corong" akan terjadi, menyebabkan hilangnya cahaya.
Sensitivitas suhu adalah masalah lain yang rumit. Silikon memiliki efek termo-optik yang kuat, dan fluktuasi suhu kecil dapat mendistorsi hasil pengukuran fase.membutuhkan kontrol suhu yang tepat atau algoritma canggih untuk kompensasi real-time.
Namun demikian, kami telah membuat kemajuan yang signifikan dalam teknologi integrasi heterogen ̇ mengikat lithium niobate atau indium phosphide ke substrat silikon untuk meningkatkan kinerja modulator,dengan mengadopsi proses integrasi monolitik "silikon-on-isolator (SOI) + silikon nitride" untuk menggabungkan perangkat pasif dengan kerugian rendah dengan perangkat aktif berkinerja tinggi.
Perusahaan domestik juga menunjukkan momentum yang kuat.Produsen Cina seperti CETC 14th Research Institute dan Chongqing Zixingzhe Technology memperluas kapasitas produksi chip SPG melalui proses fotonik silikon 180nm dan 130nm, secara bertahap mempersempit kesenjangan dengan para pemimpin global dan mengkonfirmasi bahwa produksi massal berskala besar dapat dicapai.
Di tengah ledakan industri, titik kunci sering diabaikan: SPG bukan hanya FOG berkinerja lebih baik, tetapi platform inovasi.mengintegrasikan tiga gyros ke dalam satu chip untuk mencapai sensor gerak 3D penuh, dan memasangkannya dengan alat kalibrasi berbasis AI untuk menekan kebisingan dan drift secara real time.
Untuk mengemudi secara otonom, ini berarti sistem navigasi dapat beroperasi secara independen dari GPS, mempertahankan posisi yang tepat bahkan dalam skenario seperti terowongan atau ngarai kota.bisa memberikan lebih ringan, solusi kontrol sikap yang lebih dapat diandalkan untuk satelit dan drone.
Pada akhirnya, SPG menggabungkan dua keuntungan utama: presisi tinggi dari gyros optik dan skalabilitas manufaktur semikonduktor.Tim yang akan menonjol di bidang ini di masa depan tidak hanya harus menguasai prinsip-prinsip fisika efek Sagnac tetapi juga memahami seni mengubah desain skala laboratorium menjadi desain yang kuat, biaya terkontrol chip yang dapat beradaptasi dengan lingkungan dunia nyata yang kompleks. dengan terobosan dari hambatan teknis yang tersisa,Aku sangat percaya SPGs akan menjadi tulang punggung inti tak terlihat dari semua sistem navigasi mengejar presisi tertinggi.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
