Szilícium optikai modulátoraz FMCW számára
Mint mindannyian tudjuk, az FMCW-alapú Lidar rendszerek egyik legfontosabb alkotóeleme a nagy linearitású modulátor. Működési elvét a következő ábra mutatja: HasználatDP-IQ modulátoralapúegyoldalsávos moduláció (SSB), a felső és az alsóMZMA nullponton, az úton és a wc+wm, valamint a WC-WM oldalsávjában dolgozunk, ahol a wm a modulációs frekvencia, de ugyanakkor az alsó csatorna 90 fokos fáziskülönbséget vezet be, és végül a WC-WM fénye is kioltódik, csak a wc+wm frekvenciaeltolási tagja. A b ábrán az LR kék a helyi FM csipogó jel, az RX narancs a visszavert jel, és a Doppler-effektus miatt a végső ütésjel f1-et és f2-t eredményez.
A távolság és a sebesség a következő:
A következő cikk a Sanghaji Jiaotong Egyetem által 2021-ben publikált cikk, amely a következőkről szól:SSBgenerátorok, amelyek az FMCW-t valósítják meg azszilícium fénymodulátorok.
Az MZM teljesítményét a következőképpen szemlélteti: A felső és alsó karú modulátorok teljesítménykülönbsége viszonylag nagy. A vivő oldalsáv-elnyomási aránya a frekvenciamodulációs rátával változik, és a hatás a frekvencia növekedésével romlik.
A következő ábrán a Lidar rendszer teszteredményei azt mutatják, hogy az a/b azonos sebességnél és különböző távolságoknál, a c/d pedig azonos távolságnál és különböző sebességeknél mért löketjel. A teszteredmények elérték a 15 mm-t és a 0,775 m/s-ot.
Itt csak a szilícium alkalmazásaoptikai modulátoraz FMCW esetében a tárgyalásra kerül sor. A valóságban a szilícium optikai modulátor hatása nem olyan jó, mint aLiNO3 modulátor, főként azért, mert a szilícium optikai modulátorban a fázisváltozás/abszorpciós együttható/átmeneti kapacitás nemlineáris a feszültségváltozással, ahogy az az alábbi ábrán is látható:
Vagyis,
A kimeneti teljesítmény viszonyamodulátora rendszer a következő
Az eredmény egy magas rendű elhangolás:
Ezek a lebegési frekvencia jelének kiszélesedését és a jel-zaj viszony csökkenését okozzák. Hogyan lehetne tehát javítani a szilícium fénymodulátor linearitását? Itt csak magának az eszköznek a jellemzőit tárgyaljuk, és nem térünk ki a más segédstruktúrákat használó kompenzációs sémára.
A fázis-feszültség moduláció nemlinearitásának egyik oka, hogy a hullámvezetőben a fénytér a nehéz és könnyű paraméterek eltérő eloszlásában van, és a fázisváltozási sebesség a feszültség változásával eltérő. Amint az a következő képen látható. Az erős interferenciával rendelkező kimerülési tartomány kevésbé változik, mint a fényinterferenciával rendelkező.
A következő ábra a harmadrendű intermodulációs torzítás (TID) és a másodrendű harmonikus torzítás (SHD) változási görbéit mutatja a zavar koncentrációjának, azaz a modulációs frekvenciának a függvényében. Látható, hogy az elhangolás elnyomási képessége erős zavar esetén nagyobb, mint enyhe zavar esetén. Ezért az újrakeverés segít a linearitás javításában.
A fentiek egyenértékűek azzal, mintha a C-t vizsgálnánk az MZM RC modelljében, és az R hatását is figyelembe kell venni. A következő a CDR3 változásának görbéje a soros ellenállás függvényében. Látható, hogy minél kisebb a soros ellenállás, annál nagyobb a CDR3.
Végül, de nem utolsósorban, a szilícium modulátor hatása nem feltétlenül rosszabb, mint a LiNbO3-é. Amint az az alábbi ábrán látható, a CDR3 aszilícium modulátorA modulátor szerkezetének és hosszának ésszerű tervezése révén teljes előfeszítés esetén magasabb lesz, mint a LiNbO3-é. A vizsgálati feltételek változatlanok maradnak.
Összefoglalva, a szilícium fénymodulátor szerkezeti kialakítása csak enyhíthető, nem gyógyítható, és hogy valóban használható-e az FMCW rendszerben, kísérleti ellenőrzést igényel. Ha valóban használható, akkor megvalósítható az adó-vevő integrációja, ami előnyökkel jár a nagymértékű költségcsökkentés szempontjából.
Közzététel ideje: 2024. márc. 18.