İnersyal navigasyon teknolojisi alanında on yıldan fazla bir süredir,Dört-bir bütünleşik cihazları, fiber optik jiroskopların (FOG) evriminde, uzun süredir devam eden boyut sıkıntılarını sessizce aşan ünsüz kahramanlar olarak görmeye başladım., maliyeti ve güvenilirliği bir zamanlar FOG'ları yüksek kaliteli havacılık ve savunma sektörleri ile sınırlıyordu.Özellikle FOG'lar için tasarlananlar daha kesin bir amaca hizmet eder.: teknolojinin sivil potansiyelini açığa çıkarmak için çekirdek optik ve elektronik işlevleri kompakt bir modüle entegre etmek.
Geleneksel FOG'lar, her biri bağımsız ambalajlama ve kalibrasyon gerektiren ayrı bileşenlere, ışık kaynaklarına, çiftleyicilere, faz modülatörlerine ve dedektörlere dayanır.Aşırı ağırlıklı gyros ama aynı zamanda maliyetleri katlanarak yükseltirİlk FOG'ların gram başına maliyeti altının fiyatını bile aştı ve bunun sonucunda kullanımı füzeler, uydular ve büyük gemilerle sınırlandı.Dörtte bir cihazın ortaya çıkışı, bu dört temel bileşeni tek bir silikon tabanlı modüle entegre ederek bu senaryoyu değiştirdi.Silikon fotonikleri ve heterojen entegrasyon süreçlerini kullanarak, yüksek kaliteli tasarımların ayak izi 0,2 santimetreden daha azına düşebilir.Yalnızca ayrık montajların yaklaşık onda biri büyüklüğünde.
Profesyonellerin sıklıkla göz ardı ettiği şey, FOG dört birli cihazlarının hiçbir şekilde basit bileşen kombinasyonları olmadığı, ancak FOG operasyonundaki çekirdek ağrı noktalarını hafifletmek için dikkatlice tasarlanmış olmasıdır.Mesela, faz modülatörü ve dedektörü aynı substrat üzerinde entegre etmek, sıcaklık dalgalanmalarından ve mekanik titreşimlerden kaynaklanan karşılıklı olmayan faz hatalarını en aza indirir.Bu, derece altındaki açısal doğruluğu korumak için çok önemlidir.Bu arada, geleneksel FOG montajında zaman alıcı ve emek yoğun bir adım olan optik hizalanma işlemini basitleştirir.
Hâlâ bir otonom sürüş şirketiyle 2024 projesini hatırlıyorum. Ayrı bileşenli bir FOG'u kendi geliştirdiğimiz dört içi bir silikon fotonik modülü ile donatılmış bir prototiple değiştirdik.Sonuçlar dönüştürücü oldu.: Giroskopun ağırlığı %65, güç tüketimi %40 ve en önemlisi,Birim maliyeti on bin yuan aralığından bin yuan aralığına düştü. Sonunda MEMS jirosu fiyatlarında FOG düzeyinde hassasiyeti erişilebilir hale getirdi.GPS sinyalleri olmadan tünellerde ve yeraltı garajlarında yapılan testlerde kusursuz bir şekilde performans gösterdi ve 20 dakikadan fazla bir süre boyunca istikrarlı bir pozisyonu korudu.
Tabii ki FOG için dörtlü cihazlar zorluklardan yoksun değil. 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 phosphideÇaplama verimliliği, entegre dalga kılavuzlarının mod alan boyutu son derece küçük (yaklaşık 0.15 mikrometre),Fiber bobinlerle bağlantı kurarken mikro-dönüşüm hassasiyeti gerektiren, bu da otomatik montaj ekipmanlarının performans sınırlarını zorladı.
İlk seri üretim de verim zorluklarıyla karşı karşıya kaldı.Çok aşamalı işlem, levha yapıştırma ve dalga kılavuzu kazımından nihai kalibrasyona kadar, küçük süreç değişikliklerinin bile tüm modülü etkisiz hale getirebileceği anlamına gelir.Silikon üzerine yalıtım (SOI) + silikon nitrit monolitik entegrasyon sürecini optimize etmek için aylarca çalıştık.Sonunda verimi %60'dan %85'e yükseltmek ve ticari büyük ölçekli üretimin temelini atmak.
İlginçtir ki, endüstrinin bu tür dörtlü cihazlar hakkındaki algısı çarpıcı bir dönüşüm yaşadı.Ayrı yüksek hassasiyetli bileşenler ve düşük maliyetli MEMS arasında bir "uzlaşma" olarak kabul edildi.Günümüzde, havacılık sınıfı performansı ve ticari maliyet etkinliği arasındaki boşluğu kapatarak FOG medenileşmesinin temel imkanı olarak tanınıyorlar.
Yurt içi üreticiler bu alanda ön plandalar.CETC 14. Araştırma Enstitüsü ve Chongqing Shuaiwei Teknoloji gibi şirketler, 130nm ve 180nm silikon fotonik süreçleri ile FOG dört birli modülleri optimize ettiler., seri üretilen cihazlar için yabancı eşlerin maliyetinin bir kısmına 0.1°/h'den daha az bir yanılsama istikrarı elde eder.Chongqing United Microelectronics gibi bölgesel üreticiler bile entegre FOG alıcı çiplerinin üretim kapasitesini genişletiyorlar., Çin'in bu kritik niş pazarındaki konumunu pekiştirdi.
Bu cihazlar FOG gelişiminin temel gerçeğini temsil eder: minyatürleşme ve maliyet kontrolü hassasiyetin pahasına gelmek zorunda değildir.Bireysel bileşen yükseltmelerinden ziyade sistem düzeyinde entegrasyona odaklanmak, dört içi bir modül FOG'ların uygulama sınırlarını yeniden tanımladı." ama FOG'ları otonom sürüş gibi yeni pazarlara süren temel bir teknoloji, derin deniz robotikleri ve hassas tarım.
FOG dört-bir cihazından elde edilen deneyim, fotonik kristal FOG gibi yeni nesil teknolojilerin geliştirilmesini etkiliyor.Aynı entegrasyon kavramını üç eksenli gyrostik tasarımlara uyguluyoruz., tam 3 boyutlu hareket algılama elde etmek için tek bir çip içine üç dört-bir modül entegre.Ayrıca bu modülleri zorlu ortamlarda daha dayanıklı kılar..
Fiber bobin duyarlılığı veya modülatör hızı alanında keşiflere takıntılı bir alanda, dörtte bir cihazın hafif bir etkisini göz ardı etmek kolaydır.Aerospace'in niş bileşenlerinden erişilebilir olanlara dönüştürdüler., ölçeklenebilir araçlar ve bu süreç, tek bir performans ölçümünün iyileştirilmesinin yerine entegrasyonun, ataşlı navigasyon teknolojisinin yeni bir çağının açarı olduğunu kanıtladı.FOG hassasiyetinin yaygınlaşmasına katkıları, en gelişmiş yeni nesil tasarımların bile değerini aşacak..
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!
