İnersyal navigasyon ve silikon fotonik alanlarında yaklaşık on yıl çalıştıktan sonra,
silikon fotonik gyros (SPG)hassas algılama alanındaki en dönüştürücü teknolojilerden biri olarak fiber optik gyrosunun (FOG) performansını küçük bir silikon çipine paketlemek,Havacılık alanında mümkün olanların sınırlarını sessizce yeniden şekillendiriyor., özerk sürüş, derin deniz keşfi ve diğer sektörler.
Yıllardır, geleneksel FOG'lar Sagnac etkisi sayesinde yüksek hassasiyetli uygulama senaryolarına hakim olmuştur.Karşıt yayılan ışık ışınları arasındaki faz farkını ölçerek dönüş hareketini tespit edenBununla birlikte, büyük ölçekli popülerleştirme için ölümcül bir kusuru vardır: ayrı optik bileşenleri ve elle eklenen liflerle hacimli tasarımlar, yüksek maliyetlerle birleştirilmiştir.Onları havacılık ve ulusal savunma gibi niş alanlara sınırlayın..
Silikon fotonik bu ortamı tamamen değiştirdi. CMOS üretim süreçlerinden yararlanarak dalga kılavuzları, bölücüler, modülatörler,Ve hatta tek bir silikon substratına detektörler bile. Masaüstü büyüklüğündeki bir sistemi bir tırnak boyutuna kadar küçültür.Bazı tasarımlar, temel bileşenleri 0.2 santimetre karelik bir çipe entegre edebilir ve hacim, geleneksel FOG montajlarının sadece bir kısmını oluşturabilir.
Beni en çok etkileyen şey, bu minyatürleşmenin, doğru şekilde tasarlandığında hassasiyetin bedeliyle gelmemesidir.SPG'ler, üretim maliyetlerini ve ağırlığını önemli ölçüde düşürerek geleneksel FOG'ların istikrarına denk gelebilirHâlâ bir derin deniz robotik şirketiyle işbirliği yapan 2024 projesini hatırlıyorum.Kötü FOG'larını silikon nitrit dalga kılavuzu platformu üzerine inşa edilmiş bir SPG prototipiyle değiştirdik..
Etkisi dikkat çekiciydi: SPG, navigasyon sisteminin ağırlığını %70 oranında düşürdü, 6.000 metre derinliklerde aşırı basınca dayandı,ve ihtiyaç duydukları derece altındaki açısal doğruluğu korudular. Geleneksel optik teknolojinin asla başaramayacağı bir atılım..
Tabii ki, SPG'ler zorluklardan yoksun değildir. Karşılaştığımız en büyük sorun, kutuplaşma kaybını ve bağlantı kaybını bastırmaktır: silikon dalga kılavuzları son derece küçük bir mod alan boyutuna sahiptir (yaklaşık 0.1 mm).5 mikrometre), standart optik liflerin 9 mikrometrelik bir mod alan boyutu vardır. Konik çiftleştiriciler veya ızgara yapıları kullanan dikkatli bir tasarım olmadan, ışık kaybına neden olan bir "kurşun etkisi" meydana gelir.
Sıcaklık duyarlılığı başka bir zor meseledir. Silikon güçlü bir termo-optik etkiye sahiptir ve küçük sıcaklık dalgalanmaları faz ölçüm sonuçlarını çarpıtabilir.hassas sıcaklık kontrolü veya gerçek zamanlı telafi için gelişmiş algoritmalar gerektiren.
Bununla birlikte, modülatör performansını iyileştirmek için lityum niobat veya indiyum fosfitini silikon substratlarına bağlayan heterojen entegrasyon teknolojisinde önemli bir ilerleme kaydettik.düşük kayıplı pasif cihazları yüksek performanslı aktif cihazlarla birleştirmek için "silikon-izoler üzerine (SOI) + silikon nitrit" monolitik entegrasyon işlemini benimseyerek.
Yerel işletmeler de güçlü bir ivme gösteriyor.CETC 14. Araştırma Enstitüsü ve Chongqing Zixingzhe Teknolojisi gibi Çinli üreticiler, 180nm ve 130nm silikon fotonik süreçleri ile SPG yongalarının üretim kapasitesini genişletiyorlar., dünya liderleriyle olan farkı yavaş yavaş azaltıyor ve büyük ölçekli seri üretimin ulaşılabilir olduğunu doğruluyor.
Endüstri patlamasının ortasında, önemli bir nokta sıklıkla göz ardı edilir: SPG'ler sadece daha iyi performans gösteren FOG'lar değil, aynı zamanda bir inovasyon platformu.Tam 3 boyutlu hareket algılama elde etmek için tek bir çip içine üç gyros entegre, ve gerçek zamanlı olarak gürültüyü ve sürüklenmeyi bastırmak için yapay zekaya dayalı kalibrasyon araçlarıyla eşleştirmek.
Özerk sürüş için, bu, navigasyon sistemlerinin GPS'ten bağımsız olarak çalışabileceği ve tüneller veya kentsel kanyonlar gibi senaryolarda bile kesin konumlandırmayı sağlayabileceği anlamına gelir.Daha hafif bir şey sağlayabilir., uydular ve dronlar için daha güvenilir pozisyon kontrol çözümleri.
Günün sonunda, SPG'ler iki büyük avantajı birleştirir: optik gyrosların yüksek hassasiyeti ve yarı iletken üretiminin ölçeklenebilirliği.Gelecekte bu alanda öne çıkacak takımlar, sadece Sagnac etkisinin fiziksel ilkelerini öğrenmekle kalmamalı, aynı zamanda laboratuvar ölçekli tasarımları sağlam tasarımlara dönüştürme sanatını da öğrenmelidir., karmaşık gerçek dünya ortamlarına adapte olabilen maliyet kontrol edilebilir yongalar.SPG'lerin en yüksek hassasiyeti arayan tüm navigasyon sistemlerinin görünmez temel omurgası olacağına inanıyorum..
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!
