Żyroskop na fotonicznym układzie scalonym
Celem finansowanego ze środków UE projektu MERMIG(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Modular CMOS photonic integrated micro-gyroscope) było stworzenie układu zastępującego duży i ciężki żyroskop optyczny, co pozwoliłoby zwiększyć ładowność satelitów. Na potrzeby tej nowej generacji mikro-żyroskopów uczestnicy projektu MERMIG wykorzystali odpowiednie połączenie krzemowych fotonicznych komponentów kompatybilnych z CMOS oraz nanowytwarzania laserowego metodą litografii z odciskiem. Partnerzy projektu MERMIG zaadaptowali obie technologie dla potrzeb układów czujników pracujących w kosmosie. Dokonano ważnych postępów w zakresie modelowania falowodowych komponentów optycznych, stanowiących podstawę tej technologii. Kompletne, wielofizyczne podejście nanostruktury optycznej krzemu, uwzględniające optykę nieliniową, efekty dotyczące temperatury i naprężeń, pozwoliło na określenie podstawowych zasad dotyczących projektowania oraz na zbudowanie wydajnego układu żyroskopu, spełniającego wymagania branży. Opracowano krzemowy układ fotoniczny o wymiarach 9,3 х 3,7 mm, który zintegrowano z wnęką racetrack, połączeniami pinowymi i dekoderem faz. Powstał też proces montażu układów żyroskopowych, przy którego tworzeniu zwrócono szczególną uwagę na przeprowadzenia wiązki optycznej i rozpraszanie ciepła, aby zapewnić prawidłowe działanie układu żyroskopowego przez cały czas trwania misji kosmicznej. Siedmiu partnerów projektu połączyło różne moduły (laser, układ żyroskopowy i system odczytu) w pełnie sprawną płytkę prototypową optoelektronicznego systemu żyroskopowego. Płytka waży mniej niż 1 kilogram i zużywa potencjalnie poniżej 5 W energii przy zajmowanej powierzchni kilku centymetrów kwadratowych, spełniając w ten sposób wymagania przemysłu kosmicznego. Zgodnie z planem testów MERMIG płytka powinna zostać poddana dalszej walidacji przy pomocy pomiarów stabilności i szumów, a następnie testów bezwładnościowych, które mają zostać przeprowadzone już po zakończeniu realizacji inicjatywy MERMIG. Planuje się też sprawdzenie działania systemu w środowisku kosmicznym, przy czym szczególny nacisk położony zostanie na testy radiacyjne układu żyroskopowego. Nowy mikro-żyroskop będzie odporny na surowe warunki panujące w środowisku satelitów telekomunikacyjnych pracujących na orbicie geostacjonarnej, a ponadto będzie spełniał wymagania dotyczące masy typowe dla łazików. Układy żyroskopów fotonicznych można produkować tanio i na dużą skalę, co otwiera obiecujące perspektywy przed europejskim przemysłem kosmicznym.
