慣性ナビゲーション技術の分野で10年以上ファイバーオプティック・ジロスコップ (FOG) の進化における未知の英雄として,長年にわたるサイズ上のボトルネックを静かに克服している4対1のコンポーネントとは違って ディスプレイや半導体業界では特別にFOG用に設計されたものは,より正確な用途に役立ちます.テクノロジーの民間用可能性を解放するために,コア光学および電子機能をコンパクトなモジュールに統合する.
伝統的なFOGは,それぞれ独立なパッケージと校正を必要とする,離散な部品―光源,カップラー,相模変器,検出器―に依存しています.しかし,コストも急上昇します.初期のFOGの1グラムのコストは 金よりも高くなり,ミサイル,衛星,大型船に限られた.この4つのコアコンポーネントを シリコンベースの単一のモジュールに統合することで このシナリオを変えましたシリコンフォトニクスと異質な統合プロセスを活用して 高級デザインの足跡は0.2平方センチメートル以下に縮小できます単一のアセンブリの 10分の"くらいの大きさです.
非プロは FOGの4イン1デバイスは 単純なコンポーネントの組み合わせではなく FOGの操作における核心的な痛みを和らげるように 慎重に設計されています例えば温度変動や機械的振動によって引き起こされる非相互の相誤を最小限に抑える.角の精度を維持するために決定的なものです一方,これは,人間のエラーを導入し,生産率を低下させることが多い伝統的なFOG組み立てにおける 時間と労力を消費する段階である光学アライナメントプロセスを簡素化します.
自動運転会社との2024年のプロジェクトを今でも覚えています 独立した部品の FOGを 独自の4対1の シリコン光子モジュールで 装備されたプロトタイプに置き換えました変化をもたらしましたダイアログの重量は65%減り 消費電力は40%減りましたユニットコストは"万元から"千元まで下がった.そして,ついに,MEMSジロ価格でFOGレベルの精度を入手できるようになった.GPS信号なしのトンネルや地下ガレージでのテストで 20分以上安定した位置を維持しました
もちろん FOG用の4対1の装置には 課題があります 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結合効率は,統合波導体のモードフィールドサイズが非常に小さい (約0.15マイクロメートル),繊維コイルでドッキングする際に微小微小の準拠精度を要求する自動組み立て機器の性能限界を押し広げました
初期の大量生産も 収穫の困難に直面しましたワッファー結合と波導体エッチングから最終校正までの多段階のプロセスは,小さなプロセス変化でさえ,モジュール全体を非効率にすることができます.シリコン・オン・イソレーター (SOI) + シリコン・ナイトライド単体統合プロセスを最適化するために 数ヶ月を費やしました最終的に生産量を60%から85%以上に引き上げ,商業的な大規模生産の基盤を築く.
興味深いことに,この業界における 4対1デバイスの認識は劇的に変化しました.低コストのMEMSと高精度なコンポーネントの間の"妥協"と考えられました航空宇宙の性能と商業的コスト効率の間のギャップを埋めるために,FOGの文明化の中心的要因として認識されています.
この分野では国内製造業者が最前線に立っていますCETC 14th Research Institute と Chongqing Shuaiwei Technology のような企業は, 130nm と 180nm のシリコン光子工法によって FOG 4 in 1 モジュールを最適化しました.量産機器では,外国製のコストのほんの一部で,偏差安定度は0.1°/h未満です.統合されたFOGトランシーバーチップの生産能力を拡大していますこの重要なニッチ市場における中国の地位を固める.
これらの装置は FOG開発の核心的な真実を体現しています:小型化とコスト管理は精度を犠牲にする必要はありません個々のコンポーネントのアップグレードよりもシステムレベルの統合に焦点を当てることFOG の応用限界を再定義しました.彼らは決して"ステップ・ストーン"ではありません.自動運転車などの新しい市場へ 押し入らせています深海ロボットと精密農業です
FOGの4対1デバイスから得た経験は,フォトニック結晶FOGなどの次世代技術の開発に影響を与えています.3軸ジロ設計に同じ統合概念を適用しています3つの4イン1モジュールを 1つのチップに統合して 3Dモーションセンシングを実現します AI駆動の校正技術シリコン光子回転機の研究と開発に直接影響する経験.
繊維コイルの感度や 調節器の速度に関する 突破に夢中になっている分野では 4対1のデバイスの 低評価効果を 見過ごしやすいのです航空宇宙のニッチな部品から 簡単にアクセスできるものへと変えましたこのプロセスは,単一のパフォーマンスメトリックの改善ではなく統合が慣性ナビゲーション技術の新しい時代の開拓の鍵であることを証明しましたFOGの精度を普及させるための 彼らの貢献は 最先端の次世代設計でさえ 評価を上回るでしょう.
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