中山大學突破矽光子技術 光纖陀螺儀迎來微型化時代

國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智率研究團隊獨創「矽光子積體電路及光纖陀螺儀裝置」技術，整合多項光電元件於單一矽光子晶片中，體積較一顆綠豆還小。圖／中山大學提供

導航關鍵元件「光纖陀螺儀」迎來微型化時代。國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智團隊突破矽光子技術，成功將光電元件整合至比綠豆小的矽晶片內，體積小、製造成本僅需1/5，並取得技術專利，因市場潛力高，今年更獲經濟部國家發明獎金牌，爲唯一獲獎學術界代表。

洪勇智表示，光纖陀螺儀爲現代導航系統核心元件，廣泛應用於衛星、潛艦、無人機、自駕車與精密機器人等領域，卻長年受限於元件體積龐大、組裝繁瑣與歐美專利壟斷，技術門檻高、開發成本昂貴，不利於微型化與商業應用。

爲突破技術瓶頸，自2015年起他與國科會、國家太空中心、中科院與國防部等單位合作，歷時近10年，終於開發出具自主技術的新一代微型光纖陀螺儀。

洪勇智解釋，傳統光纖陀螺儀系統由多項獨立元件組成，包括光源、調變器、檢光器與光纖環，須透過光纖逐一連接，導入矽光子積體電路技術，將光學元件整合於單一矽晶片中，僅剩「光源、矽光子陀螺晶片與光纖環」3件，大幅簡化組裝工序。

研發成果中，驅動晶片尺寸僅4x1.2毫米，甚至小於一顆綠豆，性能則維持戰術級慣性感測精度。

值得一提的是，該晶片可透過商用CMOS製程大量生產，單片製造成本大幅下降，有望應用於中小型無人載具與消費型精密導航市場，對降低進口依賴、發展國產自主技術具關鍵戰略價值。

洪勇智說，2024年初，研究團隊並已與澳洲無人機導航模組開發商Azimuth Avionics簽署國際技術移轉合約，技術實用性獲國際肯定。

此次研發突破背後，亦是洪勇智多年產學合作累積的成果。他與臺積電合作逾8年，打造矽光子元件平臺與製程資料庫；與聯亞光電共同開發光柵製造與檢測技術；與中科院合作構建從概念到實驗系統的原型技術；近期亦與元澄半導體聯手，協助晶片設計業者開發高速光通訊引擎。

洪勇智常被同僚戲稱「拿着老師薪水，做業界的工作」，他認爲，與產業並肩前進是一條對彼此都有幫助的路，實驗室開發晶片並非僅止於學術構想，需送交晶圓廠代工，每年耗資上百萬元，若無產官學資源挹注，研發難以持續。

他坦言，這些年能順利推動研發，是因爲一路上遇見許多貴人，更重要的是學生與研究團隊的堅持與熱情。

洪勇智強調，未來將持續深耕矽光子與微型光電技術，推動學術研究成果商品化，讓臺灣不僅在晶片設計，更在關鍵光電感測領域站穩一席之地。

國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智率研究團隊，將傳統體積龐大的光纖陀螺儀系統簡化爲「光源、矽光子陀螺晶片及光纖環」三件組，變身成微型光纖陀螺儀。圖／中山大學提供

國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智（右）傑出的產學研究表現榮獲經濟部「國家發明獎」金牌肯定，獲行政院院長卓榮泰（左）頒獎表揚。圖／經濟部產業技術司提供

2024年初，國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智（左五）即與澳洲無人機導航模組設計開發商Azimuth Avionics，簽署國際技術移轉非專屬授權合約。圖／中山大學提供

經濟部「國家發明獎」金牌得獎人合影，國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智（右二）爲學術界唯一獲獎者，獲行政院院長卓榮泰（右四）頒獎表揚。圖／經濟部產業技術司提供

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