10년 넘게 관성 항법 기술 분야에서 일하다가저는 4인1 통합 장치를 광섬유 자이로스코프 (FOG) 의 진화의 알려지지 않은 영웅으로 간주하게 되었습니다., 비용, 그리고 신뢰성 FOGs는 고품질 항공우주 및 국방 부문에 한정되었습니다.특히 FOG를 위해 설계된 것은 더 정확한 목적을 제공합니다.: 핵심 광학 및 전자 기능을 컴팩트 모듈에 통합하여 이 기술의 민간 잠재력을 발휘합니다.
전통적인 FOG는 분리된 구성요소 (광원, 결합기, 단계 조절기 및 검출기) 를 사용하며 각각의 구성요소들은 독립적인 포장 및 캘리브레이션을 필요로 합니다.과체중의 자이로스, 하지만 또한 기하급수적으로 비용을 증가초기 FOG의 1그램 비용은 금보다 훨씬 비싸서 미사일, 위성, 대형 선박에 적용할 수 밖에 없었습니다.4인1 장치의 출현은 이 네 가지 핵심 구성 요소를 하나의 실리콘 기반 모듈로 통합함으로써 이 시나리오를 바꾸었습니다.실리콘 광학과 이질적인 통합 프로세스를 활용하여 고급 디자인의 발자국은 0.2 평방 센티미터 이하로 줄일 수 있습니다.단 하나의 단위 집합의 크기의 약 10분의 1.
전문가가 아닌 사람들이 종종 간과하는 것은 FOG 4인1 장치가 단순한 부품 조합이 아니라 FOG 운영의 핵심 통증점을 완화하기 위해 신중하게 설계되었다는 것입니다.예를 들어, 같은 기판에 단계 변조기와 탐지기를 통합하면 온도 변동과 기계적인 진동으로 인한 비 상호 단계 오류를 최소화합니다.이 부분의 각도 정확성을 유지하기 위해 결정적인한편, 그것은 종종 인간 오류를 도입하고 양산율을 줄이는 전통적인 FOG 조립에서 시간과 노동이 많이 소요되는 광학 정렬 프로세스를 단순화합니다.
저는 여전히 자율주행 회사와 2024년 프로젝트를 기억합니다. 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 2024년 프로젝트를 기억합니다. 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행 회사와 함께 자율주행회회회회회회회그 결과는 변화였습니다.: 자이로스 무게는 65% 감소, 전력 소비는 40% 감소, 그리고 가장 중요한,단위 비용은 10천 유안에서 1천 유안으로 떨어졌다. 마침내 MEMS 자이로 가격에 FOG 수준의 정밀도를 이용할 수 있게 됐습니다.GPS 신호 없이 터널과 지하 차고에서 20분 이상 안정적인 위치를 유지하면서
물론 FOG용 4인1 장치는 도전이 없습니다. 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, 이는 의심할 여지없이 제조의 복잡성을 증가시킵니다. 결합 효율은 또 다른 주요 문제점입니다: 통합 파도 안내기의 모드 필드 크기는 매우 작습니다 (약 0.15 미크로미터),섬유 코일과 접착할 때 미크론 이하의 정밀 정렬을 필요로 합니다., 자동 조립 장비의 성능 한계를 밀어 넣었습니다.
초기 대량생산 역시 생산량 문제로 인해 어려움을 겪었다.웨이퍼 접합과 파도 유도자 에치링에서 최종 캘리브레이션까지의 다단계 프로세스 (multi-step process) 는 작은 프로세스 변동조차도 전체 모듈을 비효율화 할 수 있음을 의미합니다.우리는 수개월 동안 실리콘-온-이솔레이터 (SOI) + 실리콘 나이트라이드 단층 통합 프로세스를 최적화했습니다.결국 생산량을 60%에서 85% 이상으로 증가시키고 상업적 대량 생산의 기초를 마련합니다..
흥미롭게도, 업계의 이러한 4인1 장치에 대한 인식은 극적인 변화를 겪었습니다.그들은 분리된 고정밀 부품과 저렴한 MEMS 사이의 "협정"으로 간주되었습니다.오늘날, 그들은 항공 우주 수준의 성능과 상업적 비용 효율성 사이의 격차를 메우며 FOG 문명화의 핵심 요인으로 인식됩니다.
국내 제조업체는 이 분야에서 선도적 역할을 해 왔습니다.CETC 14연구소와 춘진 슈와이 테크놀로지의 기업들은 130nm와 180nm의 실리콘 광학 과정을 통해 FOG 4인1 모듈을 최적화했습니다., 대량 생산 장치에 대해 0.1°/h 미만의 편향 안정성을 달성하여 해외 견제품의 비용의 일부입니다.심지어 춘천 유나이티드 마이크로 일렉트로닉스 같은 지역 제조업체도 통합된 FOG 트랜시버 칩의 생산 능력을 확장하고 있습니다., 이 중요한 틈새 시장에서 중국의 위치를 강화합니다.
이 장치들은 FOG 개발의 핵심 진실을 구현합니다: 소형화와 비용 통제는 정밀성을 희생할 필요가 없습니다.개별 구성 요소 업그레이드보다는 시스템 수준의 통합에 중점을 둔다, 4인1 모듈은 FOG의 응용 경계를 재정의했습니다." 그러나 FOG를 새로운 시장으로 밀어내는 기초 기술입니다.심해 로봇과 정밀 농업.
FOG 4인1 장치에서 축적된 경험은 이제 광성 결정 FOG와 같은 차세대 기술의 개발에 영향을 미치고 있습니다.우리는 같은 통합 개념을 삼축 자이로 디자인에 적용합니다, 하나의 칩에 3개의 4인 1 모듈을 통합하여 완전한 3D 모션 센싱을 달성합니다.또한 이러한 모듈을 가혹한 환경에서 더 견고하게 만듭니다. 실리콘 광학 회전기의 연구와 개발에 직접 정보를 제공하는 경험.
섬유 코일 감수성이나 변조기 속도의 돌파구에 집착하는 분야에서는 4인1 장치의 과소평가된 영향력을 간과하기 쉽습니다.그들은 FOG를 틈새 항공우주 부품에서이 과정은 단일 성능 메트릭의 개선이 아닌 통합이 관성 내비게이션 기술의 새로운 시대를 시작하는 열쇠임을 증명했습니다.FOG의 정밀성을 대중화하는 데 기여한 것은 가장 진보된 차세대 설계도 능가할 것입니다..
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