Modulator optic din siliciupentru FMCW
După cum știm cu toții, una dintre cele mai importante componente ale sistemelor Lidar bazate pe FMCW este modulatorul de înaltă liniaritate. Principiul său de funcționare este prezentat în figura următoare: FolosindModulator DP-IQbazatmodulație cu bandă laterală unică (SSB), partea superioară și cea inferioarăMZMLucrând la punctul nul, pe șosea și în josul benzii laterale a wc+wm și WC-WM, wm este frecvența de modulație, dar în același timp canalul inferior introduce o diferență de fază de 90 de grade, iar în final lumina WC-WM este anulată, doar termenul de deplasare a frecvenței wc+wm. În Figura b, albastrul LR este semnalul chirp FM local, portocaliul RX este semnalul reflectat, iar datorită efectului Doppler, semnalul de bătaie finală produce f1 și f2.
Distanța și viteza sunt:
Următorul articol este publicat de Universitatea Jiaotong din Shanghai în 2021, despreSSBgeneratoare care implementează FMCW bazate pemodulatori de lumină din siliciu.
Performanța MZM este prezentată după cum urmează: Diferența de performanță dintre modulatoarele brațului superior și inferior este relativ mare. Raportul de respingere a benzii laterale a purtătorului diferă în funcție de rata de modulație a frecvenței, iar efectul se va agrava pe măsură ce frecvența crește.
În figura următoare, rezultatele testelor sistemului Lidar arată că a/b este semnalul de pulsare la aceeași viteză și la distanțe diferite, iar c/d este semnalul de pulsare la aceeași distanță și la viteze diferite. Rezultatele testelor au atins 15 mm și 0,775 m/s.
Aici, doar aplicarea siliciuluimodulator opticpentru FMCW este discutat. În realitate, efectul modulatorului optic de siliciu nu este la fel de bun ca cel alModulator LiNO3, în principal deoarece în modulatorul optic pe siliciu, schimbarea de fază/coeficientul de absorbție/capacitatea joncțiunii este neliniară cu schimbarea tensiunii, așa cum se arată în figura de mai jos:
Adică,
Relația dintre puterea de ieșire amodulatorsistemul este următorul
Rezultatul este o dezacordare de ordin superior:
Acestea vor cauza lărgirea semnalului de frecvență de bătaie și scăderea raportului semnal-zgomot. Deci, care este modalitatea de a îmbunătăți liniaritatea modulatorului de lumină din siliciu? Aici vom discuta doar caracteristicile dispozitivului în sine și nu vom discuta schema de compensare folosind alte structuri auxiliare.
Unul dintre motivele neliniarității fazei de modulație cu tensiunea este faptul că, în ghidul de undă, parametrii de lumină și interferență puternică sunt distribuți diferit, iar rata de schimbare a fazei diferă odată cu schimbarea tensiunii. După cum se arată în imaginea următoare, regiunea de epuizare cu interferență puternică se modifică mai puțin decât cea cu interferență luminoasă.
Următoarea figură prezintă curbele de modificare ale distorsiunii de intermodulație de ordinul trei (TID) și ale distorsiunii armonice de ordinul doi (SHD) în funcție de concentrația dezordine, adică frecvența de modulație. Se poate observa că capacitatea de suprimare a dezacordului pentru dezordine puternică este mai mare decât cea pentru dezordine ușoară. Prin urmare, remixarea ajută la îmbunătățirea liniarității.
Cele de mai sus sunt echivalente cu luarea în considerare a lui C în modelul RC al MZM, și trebuie luată în considerare și influența lui R. Următoarea este curba de variație a lui CDR3 în funcție de rezistența serie. Se poate observa că, cu cât rezistența serie este mai mică, cu atât CDR3 este mai mare.
Nu în ultimul rând, efectul modulatorului de siliciu nu este neapărat mai rău decât cel al LiNbO3. După cum se arată în figura de mai jos, CDR3 almodulator de siliciuva fi mai mare decât cea a LiNbO3 în cazul polarizării complete, printr-o proiectare rezonabilă a structurii și lungimii modulatorului. Condițiile de testare rămân consistente.
În concluzie, designul structural al modulatorului de lumină pe siliciu poate fi doar atenuat, nu și corectat, iar dacă poate fi într-adevăr utilizat în sistemul FMCW necesită verificare experimentală; dacă este într-adevăr posibil, atunci poate realiza integrarea transceiverului, ceea ce prezintă avantaje pentru reducerea costurilor la scară largă.
Data publicării: 18 martie 2024