Modulator optic de siliciupentru FMCW
După cum știm cu toții, una dintre cele mai importante componente ale sistemelor Lidar bazate pe FMCW este modulatorul de liniaritate ridicată. Principiul său de funcționare este prezentat în figura următoare: UtilizareaModulator DP-IQbazatmodulație în bandă laterală unică (SSB), de sus și de josMZMse lucrează la punctul nul, pe drum și în jos pe banda laterală a wc+wm și WC-WM, wm este frecvența de modulație, dar în același timp canalul inferior introduce diferență de fază de 90 de grade și, în final, lumina WC-WM este anulat, numai termenul de schimbare a frecvenței wc+wm. În figura b, LR albastru este semnalul de ciripit FM local, RX portocaliu este semnalul reflectat și, datorită efectului Doppler, semnalul de ritm final produce f1 și f2.
Distanța și viteza sunt:
Următorul este un articol publicat de Universitatea Jiaotong din Shanghai în 2021, despreSSBgeneratoare care implementează FMCW pe bazamodulatori de lumină din siliciu.
Performanța MZM este prezentată după cum urmează: Diferența de performanță a modulatorilor brațului superior și inferior este relativ mare. Raportul de respingere a benzii laterale a purtătorului este diferit cu rata de modulare a frecvenței, iar efectul va deveni mai rău pe măsură ce frecvența crește.
În figura următoare, rezultatele testelor sistemului Lidar arată că a/b este semnalul de ritm la aceeași viteză și la distanțe diferite, iar c/d este semnalul de ritm la aceeași distanță și la viteze diferite. Rezultatele testului au ajuns la 15 mm și 0,775 m/s.
Aici, doar aplicarea de siliciumodulator opticpentru FMCW se discută. În realitate, efectul modulatorului optic de siliciu nu este la fel de bun ca cel almodulator LiNO3, în principal pentru că în modulatorul optic de siliciu, schimbarea de fază/coeficientul de absorbție/capacitanța de joncțiune este neliniară cu schimbarea tensiunii, așa cum se arată în figura de mai jos:
adica
Relația de putere de ieșire amodulatorsistemul este după cum urmează
Rezultatul este o dezacordare de ordin înalt:
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 discutăm doar despre caracteristicile dispozitivului în sine și nu discutăm schema de compensare folosind alte structuri auxiliare.
Unul dintre motivele neliniarității fazei de modulare cu tensiunea este că câmpul luminos din ghidul de undă este în distribuție diferită a parametrilor grei și ușoare, iar rata de schimbare a fazei este diferită cu schimbarea tensiunii. După cum se arată în imaginea următoare. Regiunea de epuizare cu interferențe puternice se modifică mai puțin decât cea cu interferență ușoară.
Următoarea figură prezintă curbele de schimbare a distorsiunii de intermodulație de ordinul trei TID și a distorsiunii armonice de ordinul doi SHD cu concentrația dezordinei, adică frecvența de modulație. Se poate observa că capacitatea de suprimare a dezacordului pentru dezordinea grea este mai mare decât cea pentru dezordinea ușoară. Prin urmare, remixarea ajută la îmbunătățirea liniarității.
Cele de mai sus sunt echivalente cu luarea în considerare a C în modelul RC al MZM și ar trebui luată în considerare și influența lui R. Următoarea este curba de schimbare a CDR3 cu rezistența seriei. Se poate observa că cu cât rezistența seriei 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 unei părtiniri complete prin proiectarea rezonabilă a structurii și a lungimii modulatorului. Condițiile de testare rămân consistente.
În rezumat, designul structural al modulatorului de lumină din siliciu poate fi doar atenuat, nu vindecat și dacă poate fi utilizat într-adevăr în sistemul FMCW necesită verificare experimentală, dacă poate fi într-adevăr, atunci poate realiza integrarea transceiver-ului, ceea ce are avantaje. pentru reducerea costurilor pe scară largă.
Ora postării: 18-03-2024