Un giróscopo en un chip fotónico integrado
El proyecto MERMIG(se abrirá en una nueva ventana) (Modular CMOS photonic integrated micro-gyroscope), financiado por la Unión Europea, ha liberado espacio para carga útil extra en los satélites sustituyendo el giróscopo de fibra óptica, que es voluminoso y pesado. Para obtener esta nueva generación de microgiróscopos, MERMIG ha utilizado la combinación adecuada de fabricación de componentes fotónicos compatibles con CMOS a base de silicio, por un lado, y fabricación con nanolitografía con láser, por el otro. MERMIG ha adaptado ambas tecnologías para construir sistemas de sensores para el espacio. El proyecto ha logrado avances importantes en la modelización de componentes ópticos de ondas guiadas que constituyen las bases de la tecnología. Se utilizó un enfoque de multifísica completo a las nanoestructuras ópticas de silicio, teniendo en cuenta los efectos de óptica no lineal, así como los efectos térmicos y de tensiones mecánicas, con el fin de definir las reglas fundamentales de diseño y lograr un girochip eficiente y apto para cubrir las necesidades industriales. Se desarrolló un chip fotónico de silicio de 9,3 x 3,7 mm que incluía una cavidad como pista de acumulación, uniones de patillas y un descodificador de fase. Además, se desarrolló un proceso de empaquetado específico para el girochip, prestando especial atención a la capacidad de transmisión óptica y la disipación térmica, con el fin de garantizar el funcionamiento del girochip durante toda la misión espacial. Los siete socios del proyecto integraron los distintos módulos (láser, girochip y lectura) en un panel de circuito integrado con un sistema de giroscopio optoelectrónico totalmente funcional. La placa pesaba menos de 1 kilogramo, su consumo potencial era inferior a 5 W y ocupaba tan solo unos pocos centímetros cúbicos, con lo cual cumplía los requisitos de la industria espacial. Después del plan de pruebas de MERMIG, la placa deberá superar todavía las pruebas de deriva de tensión, y mediciones de ruido antes de realizar las pruebas inerciales preliminares, lo cual sucederá después de finalizar el proyecto MERMIG. También es necesario comprobar el funcionamiento en el espacio, centrándose en las pruebas de radiación sobre el girochip. El nuevo microgiroscopio será capaz de soportar los entornos agresivos de las misiones de telecomunicaciones en órbita geoestacionaria, a la vez que cumple con las limitaciones de masa típicas de los vehículos que se utilizan para la exploración robótica. Los circuitos del giroscopio fotónico se pueden fabricar en grandes volúmenes y a bajo coste, y ofrecen perspectivas brillantes para la industria espacial europea.
