거의 10년 동안 관성 항법과 실리콘 광학 분야에서 일하다가
실리콘 광학 자이로스 (SPG)정밀 센싱의 가장 혁신적인 기술 중 하나로 광섬유 자이로 (FOG) 의 성능을 작은 실리콘 칩으로 포장합니다.항공우주에서 가능한 것의 경계를 조용히 재구성하고 있습니다., 자율주행, 심해 탐사, 그리고 다른 분야.
수년 동안 전통적인 FOG는 Sagnac 효과 덕분에 고 정밀 응용 시나리오를 지배했습니다.반전광선 사이의 단계차를 측정하여 회전 운동을 감지하는 장치그러나 그들은 대규모 대중화를 위해 치명적인 결함을 가지고 있습니다: 분리된 광학적 구성 요소와 손으로 접힌 섬유로 구성된 부피가 큰 디자인,항공우주 및 국방과 같은 틈새 분야로 제한합니다..
실리콘 광학은 이 풍경을 완전히 바꾸었습니다. CMOS 제조 프로세스를 활용하여,그리고 심지어 단 하나의 실리콘 기판에 검출기를 설치하여일부 디자인은 0.2 제곱 센티미터의 칩에 핵심 구성 요소를 통합 할 수 있으며, 용량은 전통적인 FOG 어셈블리의 일부에 불과합니다.
제가 가장 매료한 것은 이 소형화가 정밀성을 희생하지 않는다는 것입니다.SPG는 전통적인 FOG의 안정성을 견딜 수 있으며 생산 비용과 무게를 크게 줄일 수 있습니다.저는 여전히 2024년 프로젝트를 기억합니다.우리는 그들의 엉뚱한 FOG를 실리콘 질소 파도 유도 플랫폼에 구축된 프로토타입 SPG로 교체했습니다..
그 효과는 놀랍습니다. SPG는 항해 시스템의 무게를 70% 감소시켰고, 6,000m의 심해의 극심한 압력에 견딜 수 있었습니다.그리고 그들이 필요로 하는 부도 각도 정확도를 유지했습니다. 전통적인 광학 기술이 결코 달성할 수 없는 돌파구..
물론, SPG는 도전이 없습니다. 우리가 직면하는 가장 큰 문제는 편광 손실과 결합 손실을 억제하는 것입니다. 실리콘 파도 선수는 극히 작은 모드 필드 크기를 가지고 있습니다.5 마이크로미터), 표준 광섬유는 9 마이크로미터의 모드 필드 크기를 가지고 있습니다. 톱니 결합기 또는 격자 구조를 사용하여 신중한 설계 없이는 "트니얼 효과"가 발생하여 빛 손실이 발생합니다.
온도 민감도는 또 다른 까다로운 문제입니다. 실리콘은 강한 열 광학 효과를 가지고 있으며 작은 온도 변동은 단계 측정 결과를 왜곡 할 수 있습니다.정밀한 온도 조절이나 고급 알고리즘을 필요로 하는 실시간 보상.
그럼에도 불구하고 우리는 모도레이터 성능을 향상시키기 위해 리?? 니오바트 또는 인디엄 포스피드를 실리콘 기판에 결합하는 이질적인 통합 기술에서 상당한 진전을 이루었습니다.소손실 수동 장치와 고성능 활성 장치를 결합하기 위해 "실리콘-온-이솔레이터 (SOI) + 실리콘 나트라이드" 단층 통합 프로세스를 채택하는 동안.
국내 기업들도 큰 활력을 보이고 있습니다.CETC 14연구소와 춘진 지싱제 테크놀로지와 같은 중국 제조업체는 180nm 및 130nm 실리콘 광학 프로세스를 통해 SPG 칩의 생산 능력을 확장하고 있습니다., 점차 세계 지도자들과의 격차를 줄이고 대규모 대량 생산이 가능하다는 것을 확인합니다.
산업의 호황 속에서 중요한 점은 종종 간과됩니다. SPG는 더 나은 성능을 보이는 FOG뿐만 아니라 혁신 플랫폼입니다. 우리는 삼축 SPG 디자인을 개발하고 있습니다.전체 3D 모션 센싱을 달성하기 위해 하나의 칩에 3 개의 자이로를 통합합니다.인공지능 기반의 캘리브레이션 도구와 결합하여 실시간으로 소음과 드리프트를 억제합니다.
자율주행의 경우, 이것은 GPS와 독립적으로 작동할 수 있다는 것을 의미합니다. 터널이나 도시 협곡과 같은 시나리오에서도 정확한 위치를 유지합니다.더 가벼운 것을 제공할 수 있습니다., 위성 및 드론에 대한 더 신뢰할 수있는 자세 제어 솔루션.
결국, SPG는 두 가지 주요 장점을 결합합니다. 광학 자이로의 높은 정확성과 반도체 제조의 확장성.앞으로 이 분야에서 두각을 나타낼 수 있는 팀은 사그나크 효과의 물리적인 원리를 숙지할 뿐만 아니라 실험실용 디자인을복잡한 실제 환경에 적응할 수 있는 비용 조절 가능한 칩입니다.저는 SPG가 궁극적인 정밀성을 추구하는 모든 항법 시스템의 보이지 않는 핵심 척추가 될 것이라고 굳게 믿습니다..
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!
