颠覆式创新，也叫破坏式创新，是1997年，美国哈佛大学商学院创新理论大师克莱顿·克里斯滕森教授在其名著《创新者的窘境》一书中提出的，移动电话代替固定电话，固态硬盘代替机械硬盘都是破坏性创新的典型代表。
今天我们来看看近些年发生在航空产业和惯性导航领域颠覆式创新的代表：硅光陀螺（硅光子光学陀螺仪）。贴近光纤陀螺的性能，但是靠近MEMS陀螺的价格，让硅光陀螺脱颖而出，成为无人机和eVTOL等OEM的新选择。
中国重庆自行者科技和美国阿诺罗（ANELLO）光子学等创业公司正利用硅光子学技术将光学陀螺仪推向大众市场，这将改变自主/惯性导航领域的格局。
当全球定位系统（GPS）长时间无法使用时，光学陀螺仪是惯性导航的首选传感器。自其问世以来，已有数百万个光学陀螺仪被制造出来，并应用于一些能够承受其高昂价格的高性能特定领域。
相比之下，基于微机电系统（MEMS）的传感器如今每年的产量达到数十亿个。这些传感器由三维微加工机械结构构成，利用物理位移来感知运动。
既然如今MEMS陀螺仪如此普遍，重庆自行者和美国阿诺罗等公司为何还要重新研发光学陀螺仪呢？硅光子光学陀螺仪（SiPhOG）能与MEMS传感器相竞争吗？
1. 智能无人系统需要精度和可靠性
自动驾驶汽车/航空器最终将给客运交通带来革命性的变化，但目前真正的自动驾驶交通工具应用主要是在工业领域。
工业领域中的“自动驾驶”包括一些通常危险、昂贵且重复性高的精确车辆操作。工业自动化应用于各种各样的平台，如无人机、建筑设备和农业机械等。
根据法国悠乐（Yole）的研究，价值30亿美元的高性能惯性测量单元（IMU）市场中，工业板块的增长速度比高性能航空航天及国防应用领域快五倍。自动驾驶发展是全球各大工业集团的首要战略重点。
例如，约翰迪尔公司（John Deere）在2023年国际消费类电子产品展览会（CES）的主题演讲中展示了智能机器人设备“养活世界、建设世界”的必要性。约翰迪尔公司已经意识到对新型传感技术的需求，并且最近已将美国阿诺罗公司选为其技术孵化项目中的初创企业之一。
再例如，由北航博士团队创立的重庆自行者公司，今年下半年推出硅光陀螺和IMU样机后，以其高性能、低成本和小体积等优势已经受到国内大部分eVTOL头部企业的青睐。
在全球范围内，工业车辆的年产量达数百万辆，而对现有车辆进行经济实惠的改装升级机会则更为可观。在工业领域部署自动化能够以较低的监管复杂性实现更快的投资回报，但这需要在极其恶劣的环境下具备卓越的定位性能，达到连续厘米级的精度。这与大规模生产的硅光子光学陀螺仪（SiPhOG）所能提供的性能十分契合。
2. 微机电系统（MEMS）传感器存在重要局限
自20世纪90年代初微机电系统惯性传感器商业化推出以来，商业机构和政府部门一直在大力致力于提升其性能。如今，市场上已有多种优质的微机电系统解决方案。这些优质的微机电系统设备的运行偏置不稳定性（即短期漂移）低于1度/小时；然而，这些设备存在一些常见的挑战。
首先，1度/小时的漂移持续时间较短。要维持这一性能，需要借助外部传感器进行持续在线校准。这意味着每隔10到100秒，该设备就会开始以比规定的偏置不稳定性值更快的速度漂移，并且需要通过全球定位系统（GPS）或其他传感器进行更新以保持“完全校准”状态。
其次，许多这些更为灵敏的微机电系统设备通过采用更大且更具柔韧性的机械结构来降低本底噪声，但这反过来又增加了对振动的敏感性以及在遭受冲击时出现“黏滞故障”的可能性。
最后，这些优质的微机电系统传感器不一定成本低廉或体积小巧。通常，高性能微机电系统传感器需要更大的设备结构并结合真空包装，与iPhone中所使用的微机电系统传感器相比，这两者都会大幅提高成本。此外，微机电系统设备的性能提升已经进入瓶颈期，最突出的解决方案大约是在十年前推出的。
3. 硅光子学技术已经成熟
重庆自行者和美国阿诺罗公司正在利用硅光子学大幅降低光纤陀螺仪的尺寸、功耗和成本。
阿诺罗公司的首席执行官马里奥·潘尼西亚（Mario Paniccia）博士曾在英特尔公司协助开创了利用集成光子学的光收发器，并将这些设备实现了大批量生产。如今在阿诺罗光子学公司，马里奥的团队已经设计出了两种独特的硅光子集成电路（PICs）。
第一种光子集成电路将阿诺罗公司设计的有源光学元件与适合光学陀螺仪要求的特定性能适配进行了集成。
在第二种光子集成电路中，阿诺罗公司开发出了一种独特的氮化硅波导工艺，其光学损耗创下了世界纪录。利用这一工艺，阿诺罗公司能够制造出长达50米的集成波导，这些波导具有极小的插入损耗且尺寸小巧。
阿诺罗公司定制的氮化硅波导工艺现已作为标准工艺由高塔半导体（Tower Semiconductor）公司提供，并且还被应用于激光雷达（LiDAR）和量子计算等领域。
结论
大约三十年，诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman）刚刚推出了基于LN-200光纤陀螺仪的惯性测量单元（IMU）。当时，LN-200因其小巧的尺寸、高性能以及低漂移的特点而具有革命性意义。直到今天，同样的LN-200在高端应用领域仍然很受欢迎。还有其他哪种电子设备在三十年里既一直受欢迎又基本没什么变化吗？
重庆自行者和阿诺罗公司力求利用硅光子学在惯性传感领域通过光学陀螺仪掀起一场新的革命，这将使更多的应用能够体验到光学陀螺仪的卓越性能。
