Silikonski optični modulator za FMCW

Silikonski optični modulatorza FMCW

Kot vsi vemo, je ena najpomembnejših komponent v sistemih Lidar, ki temeljijo na FMCW, visoko linearni modulator. Njegov princip delovanja je prikazan na naslednji sliki: UporabaDP-IQ modulatortemeljienostranska modulacija (SSB), zgornji in spodnjiMZMdelo na ničelni točki, na cesti in po stranskem pasu wc+wm in WC-WM, wm je frekvenca modulacije, hkrati pa spodnji kanal uvaja 90 stopinj fazne razlike in končno svetloba WC-WM je preklican, samo izraz frekvenčnega premika wc+wm. Na sliki b je LR modra lokalni FM chirp signal, RX oranžna je odbiti signal, zaradi Dopplerjevega učinka pa končni utripni signal ustvari f1 in f2.

Razdalja in hitrost sta:

Sledi članek, ki ga je leta 2021 objavila šanghajska univerza Jiaotong oSSBgeneratorji, ki izvajajo FMCW na osnovisilicijevi modulatorji svetlobe.

Učinkovitost MZM je prikazana na naslednji način: Razlika v zmogljivosti modulatorjev zgornje in spodnje roke je razmeroma velika. Razmerje zavrnitve nosilnega stranskega pasu je drugačno s stopnjo frekvenčne modulacije in učinek bo postal hujši, ko se frekvenca poveča.

Na naslednji sliki rezultati testiranja sistema Lidar kažejo, da je a/b utripni signal pri enaki hitrosti in na različnih razdaljah, c/d pa utripni signal pri enaki razdalji in pri različnih hitrostih. Rezultati testa so dosegli 15 mm in 0,775 m/s.

Tukaj je samo uporaba silicijaoptični modulatorza FMCW se razpravlja. V resnici učinek silicijevega optičnega modulatorja ni tako dober kot učinekLiNO3 modulator, predvsem zato, ker je v silicijevem optičnem modulatorju fazna sprememba/absorpcijski koeficient/kapacitivnost spoja nelinearna s spremembo napetosti, kot je prikazano na spodnji sliki:

to je

Razmerje izhodne močimodulatorsistem je naslednji
Rezultat je razglasitev visokega reda:

To bo povzročilo razširitev signala frekvence utripa in zmanjšanje razmerja med signalom in šumom. Kakšen je torej način za izboljšanje linearnosti silicijevega modulatorja svetlobe? Tukaj razpravljamo samo o značilnostih same naprave in ne razpravljamo o kompenzacijski shemi z uporabo drugih pomožnih struktur.
Eden od razlogov za nelinearnost faze modulacije z napetostjo je, da je svetlobno polje v valovodu v različni porazdelitvi težkih in lahkih parametrov in je stopnja spremembe faze različna s spremembo napetosti. Kot je prikazano na naslednji sliki. Območje izčrpavanja z močnimi motnjami se spremeni manj kot tisto z lahkimi motnjami.

Naslednja slika prikazuje krivulji spreminjanja intermodulacijskega popačenja tretjega reda TID in harmoničnega popačenja drugega reda SHD s koncentracijo motenj, to je modulacijsko frekvenco. Vidimo lahko, da je zmožnost zatiranja razglasitve za močne motnje višja kot za manjše motnje. Zato ponovno mešanje pomaga izboljšati linearnost.

Zgoraj navedeno je enakovredno upoštevanju C v RC modelu MZM, upoštevati pa je treba tudi vpliv R. Sledi krivulja spremembe CDR3 s serijskim uporom. Vidimo lahko, da manjši kot je serijski upor, večji je CDR3.

Nenazadnje učinek silicijevega modulatorja ni nujno slabši od učinka LiNbO3. Kot je prikazano na spodnji sliki, CDR3 odsilicijev modulatorbo višja kot pri LiNbO3 v primeru popolne pristranskosti zaradi razumne zasnove strukture in dolžine modulatorja. Preskusni pogoji ostajajo dosledni.

Če povzamemo, strukturno zasnovo modulatorja silicijeve svetlobe je mogoče le ublažiti, ne pa ozdraviti, in ali ga je res mogoče uporabiti v sistemu FMCW, je treba eksperimentalno preveriti, če je res mogoče, potem lahko doseže integracijo oddajnika, kar ima prednosti za obsežno zmanjšanje stroškov.