Szilikon optikai modulátor FMCW-hez

Szilikon optikai modulátoraz FMCW számára

Mint mindannyian tudjuk, az FMCW-alapú Lidar rendszerek egyik legfontosabb összetevője a nagy linearitású modulátor. Működési elvét a következő ábra mutatja: HasználataDP-IQ modulátoralapjánegyoldalsávos moduláció (SSB), a felső és az alsóMZMnullponton, a közúton és a wc+wm és a WC-WM oldalsávján dolgozik, wm a modulációs frekvencia, ugyanakkor az alsó csatorna 90 fokos fáziskülönbséget vezet be, végül a WC-WM fénye törlődik, csak a wc+wm frekvenciaeltolási tag. A b ábrán az LR kék a helyi FM csipogó jel, az RX narancs a visszavert jel, és a Doppler-effektus miatt a végső ütemjel f1-et és f2-t produkál.


A távolság és a sebesség:

Az alábbi cikk a Shanghai Jiaotong Egyetem által 2021-ben megjelent, kbSSBalapján FMCW-t megvalósító generátorokszilícium fénymodulátorok.

Az MZM teljesítményét a következőképpen mutatjuk be: A felső és alsó kar modulátorok teljesítménykülönbsége viszonylag nagy. A vivőoldalsáv elutasítási aránya a frekvenciamodulációs rátával eltérő, és a hatás a frekvencia növekedésével rosszabb lesz.

A következő ábrán a Lidar rendszer teszteredményei azt mutatják, hogy a/b az azonos sebességű és különböző távolságok közötti ütési jel, a c/d pedig az azonos távolságra és különböző sebességű ütési jel. A vizsgálati eredmények 15 mm-t és 0,775 m/s-t értek el.

Itt csak a szilícium alkalmazásaoptikai modulátoraz FMCW esetében. Valójában a szilícium optikai modulátor hatása nem olyan jó, mint a szilícium optikai modulátoréLiNO3 modulátor, főleg azért, mert a szilícium optikai modulátorban a fázisváltozás/abszorpciós együttható/csomóponti kapacitás nem lineáris a feszültségváltozással, amint az az alábbi ábrán látható:

vagyis

A kimeneti teljesítmény viszonya amodulátorrendszere a következő
Az eredmény egy nagyfokú detuning:

Ezek az ütemfrekvenciás jel kiszélesedését és a jel-zaj arány csökkenését okozzák. Tehát hogyan lehet javítani a szilícium fénymodulátor linearitását? Itt csak magának az eszköznek a jellemzőit tárgyaljuk, és nem tárgyaljuk a kompenzációs sémát más segédszerkezetekkel.
A modulációs fázis feszültséggel való nemlinearitásának egyik oka, hogy a hullámvezetőben lévő fénytér a nehéz és könnyű paraméterek eltérő eloszlásában van, és a fázisváltozás sebessége a feszültség változásával eltérő. A következő képen látható módon. Az erős interferenciával járó kimerülési tartomány kevésbé változik, mint a könnyű interferencia esetén.

A következő ábra a harmadrendű intermodulációs torzítás TID és a másodrendű harmonikus torzítás SHD változási görbéit mutatja a zavaró koncentrációval, azaz a modulációs frekvenciával. Látható, hogy a detuning erős zűrzavar elnyomási képessége nagyobb, mint a könnyű zűrzavar esetén. Ezért az újrakeverés segít a linearitás javításában.

A fentiek egyenértékűek a C figyelembevételével az MZM RC modelljében, és az R hatását is figyelembe kell venni. A következő a CDR3 változási görbéje a soros ellenállással. 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. Ahogy 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.

Összegezve, a szilícium fénymodulátor szerkezeti felépítése csak mérsékelhető, nem gyógyítható, és hogy valóban használható-e az FMCW rendszerben, kísérleti igazolásra szorul, ha valóban, akkor képes adó-vevő integrációt elérni, aminek megvannak az előnyei. nagyarányú költségcsökkentés érdekében.


Feladás időpontja: 2024. március 18