После более десяти лет работы в области инерциальной навигационной технологии,Я пришел к выводу, что интегрированные устройства четырех в одном - это незаслуженные герои эволюции волоконно-оптических гироскопов (FOG), которые тихо преодолевают давние узкие места в размерах.В отличие от четырех в одном компонентов в дисплее или полупроводниковой промышленности,те, которые специально разработаны для ПОГ, служат более точному назначению: интеграция основных оптических и электронных функций в компактный модуль для раскрытия гражданского потенциала технологии.
Традиционные СОГ основаны на дискретных компонентах ‒ источниках света, соединителях, модуляторах фаз и детекторах ‒ каждый из которых требует независимой упаковки и калибровки.избыточный вес гироскопов, но также увеличивает затраты экспоненциально; стоимость за грамм ранних ПГП даже превышала стоимость золота, ограничивая их применение к ракетам, спутникам и большим кораблям.Появление устройств четырех в одном изменило этот сценарий, объединив эти четыре основных компонента в один модуль на основе кремнияИспользуя кремниевую фотоника и гетерогенные интеграционные процессы, отпечаток высококлассных конструкций может быть сокращен до менее 0,2 квадратных сантиметров.только около одной десятой размера дискретных сборов.
Непрофессионалы часто упускают из виду, что устройства FOG четыре в одном - это отнюдь не простые комбинации компонентов, а тщательно разработанные для облегчения основных проблем в работе FOG.Например,Интеграция модулятора фаз и детектора на одной и той же подложке минимизирует не взаимные фазовые ошибки, вызванные колебаниями температуры и механическими вибрациями.что имеет решающее значение для поддержания точности угла под градусомМежду тем, он упрощает процесс оптического выравнивания - трудоемкий и трудоемкий шаг в традиционной сборке FOG, который часто вводит человеческие ошибки и снижает показатели урожайности.
Я до сих пор помню проект 2024 года с компанией по автономному вождению, где мы заменили дискретный компонент FOG на прототип, оснащенный нашим самостоятельно разработанным четырех-в-одном кремниевым фотоническим модулем.Результаты были преобразующими.: вес гироскопа снизился на 65%, расход энергии - на 40% и, что самое главное,стоимость единицы упала с диапазона в десять тысяч юаней до диапазона в тысячу юаней, что, наконец, делает точность уровня FOG доступной по ценам MEMS-гироОн прошел безупречные испытания в туннелях и подземных гаражах без GPS сигналов, сохраняя стабильное положение более 20 минут.
Разумеется, устройства четырех в одном для ПГ не лишены проблем. 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 phosphideЭффективность сцепления является еще одной важной проблемой: размер поля режима интегрированных волноводов чрезвычайно мал (около 0,15 микрометра),требующие точности подмикронного выравнивания при стыковке с катушками из волокон, что выдвинуло пределы производительности автоматизированного сборочного оборудования.
Раннее массовое производство также испытывало трудности с урожаем.Многоступенчатый процесс ‒ от склеивания пластин и гравирования волновода до окончательной калибровки ‒ означает, что даже незначительные изменения процесса могут сделать весь модуль неэффективным.Мы потратили месяцы на оптимизацию процесса интеграции кремния на изоляторе (SOI) + кремниевого нитрида.в конечном итоге увеличивая урожайность с 60% до более чем 85% и создавая основу для коммерческого крупномасштабного производства.
Интересно, что восприятие отрасли таких устройств четырех в одном претерпело резкую трансформацию.они рассматривались как "компромисс" между дискретными высокоточными компонентами и недорогими MEMS; сегодня они признаны основным фактором цивилизации FOG, преодолевая разрыв между производительностью аэрокосмического класса и коммерческой рентабельностью.
В этой области лидируют отечественные производители.Предприятия, такие как CETC 14th Research Institute и Chongqing Shuaiwei Technology, оптимизировали FOG четыре в одном модули с помощью 130-нм и 180-нм кремниевых фотонических процессов., достигая стабильности отклонения менее 0,1°/ч для устройств массового производства за долю стоимости зарубежных аналогов.Даже региональные производители, такие как Chongqing United Microelectronics, расширяют производственные мощности интегрированных микросхем FOG., укрепляя позиции Китая на этом критически важном нишевом рынке.
Эти устройства воплощают основную истину разработки FOG: миниатюризация и контроль затрат не должны идти в ущерб точности.Сосредоточение внимания на интеграции на уровне системы, а не на модернизации отдельных компонентов, модули четырех в одном переопределили границы применения ПОГ." но основополагающая технология, которая продвигает FOG на новые рынки, такие как автономное вождение, глубоководная робототехника и точное сельское хозяйство.
Опыт, накопленный с помощью FOG-устройств четырех в одном, в настоящее время влияет на разработку технологий следующего поколения, таких как фотонические кристаллические FOG.Мы применяем ту же концепцию интеграции к трехосным гиропроектамТехнология калибровки, основанная на ИИ, оптимизирована для компенсации шума, вызванного интеграцией.Это также делает эти модули более устойчивыми в суровых условиях. Опыт, который напрямую влияет на наши исследования и разработки кремниевых фотонических гиросов..
В области, одержимой прорывами в чувствительности волоконной катушки или скорости модулятора, легко упустить из виду недооцененное влияние устройств четырех в одном.Они превратили ПГО из нишевых аэрокосмических компонентов в доступные, масштабируемые инструменты и этот процесс доказал, что интеграция, а не улучшение одного показателя производительности, является ключом к новой эре технологии инерциальной навигации.Их вклад в популяризацию точности FOG будет превосходить даже самые передовые конструкции следующего поколения.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
