Silicijumski optički modulatorza FMCW
Kao što svi znamo, jedna od najvažnijih komponenti u Lidar sistemima zasnovanim na FMCW-u je modulator visoke linearnosti. Njegov princip rada prikazan je na sljedećoj slici: KorištenjeDP-IQ modulatorzasnovanmodulacija jednog bočnog pojasa (SSB), gornji i donjiMZMRad u nultoj tački, na putu i niz bočni opseg wc+wm i WC-WM, wm je modulaciona frekvencija, ali istovremeno donji kanal uvodi faznu razliku od 90 stepeni, i konačno se svjetlost WC-WM poništava, samo se pojavljuje član frekvencijskog pomaka wc+wm. Na slici b, LR plavi je lokalni FM cvrkutavi signal, RX narandžasti je reflektovani signal, a zbog Dopplerovog efekta, konačni signal otkucaja proizvodi f1 i f2.
Udaljenost i brzina su:
Slijedi članak koji je objavio Univerzitet Jiaotong u Šangaju 2021. godine, oJednosmjerna linijageneratori koji implementiraju FMCW na osnovusilicijumski modulatori svjetlosti.
Performanse MZM-a su prikazane na sljedeći način: Razlika u performansama modulatora gornjeg i donjeg kraka je relativno velika. Omjer potiskivanja bočnog opsega nosioca razlikuje se sa brzinom modulacije frekvencije, a efekat će se pogoršavati s povećanjem frekvencije.
Na sljedećoj slici, rezultati testiranja Lidar sistema pokazuju da je a/b signal ritma pri istoj brzini i na različitim udaljenostima, a c/d signal ritma na istoj udaljenosti i pri različitim brzinama. Rezultati testiranja su dostigli 15 mm i 0,775 m/s.
Ovdje, samo primjena silikonaoptički modulatorza FMCW se raspravlja. U stvarnosti, učinak silicijumskog optičkog modulatora nije tako dobar kao učinakLiNO3 modulator, uglavnom zato što je kod silicijumskog optičkog modulatora promjena faze/koeficijent apsorpcije/kapacitet spoja nelinearan s promjenom napona, kao što je prikazano na slici ispod:
To jest,
Odnos izlazne snagemodulatorsistem je sljedeći
Rezultat je rasštimljivanje višeg reda:
Ovo će uzrokovati širenje signala frekvencije otkucaja i smanjenje odnosa signal-šum. Dakle, koji je način za poboljšanje linearnosti silicijumskog modulatora svjetlosti? Ovdje razmatramo samo karakteristike samog uređaja, a ne shemu kompenzacije korištenjem drugih pomoćnih struktura.
Jedan od razloga nelinearnosti modulacije faze s naponom je taj što svjetlosno polje u valovodu ima različitu distribuciju teških i laganih parametara, a brzina promjene faze je različita s promjenom napona. Kao što je prikazano na sljedećoj slici, područje osiromašenja s jakom interferencijom mijenja se manje nego s laganom interferencijom.
Sljedeća slika prikazuje krivulje promjene intermodulacijskog izobličenja trećeg reda TID i harmonijskog izobličenja drugog reda SHD s koncentracijom smetnji, odnosno frekvencijom modulacije. Može se vidjeti da je sposobnost supresije detuninga za teške smetnje veća nego za slabe smetnje. Stoga, remiksiranje pomaže u poboljšanju linearnosti.
Gore navedeno je ekvivalentno razmatranju C u RC modelu MZM-a, a treba uzeti u obzir i utjecaj R. Slijedeća kriva je promjena CDR3 sa serijskim otporom. Može se vidjeti da što je manji serijski otpor, to je CDR3 veći.
Konačno, učinak silicijumskog modulatora nije nužno lošiji od učinka LiNbO3. Kao što je prikazano na slici ispod, CDR3 odsilicijumski modulatorbit će veći od onog kod LiNbO3 u slučaju pune pristranosti kroz razuman dizajn strukture i dužine modulatora. Uslovi ispitivanja ostaju konzistentni.
Ukratko, strukturni dizajn silicijumskog svjetlosnog modulatora može se samo ublažiti, a ne i izliječiti, a da li se zaista može koristiti u FMCW sistemu potrebna je eksperimentalna provjera. Ako se to zaista može, onda se može postići integracija primopredajnika, što ima prednosti za smanjenje troškova velikih razmjera.
Vrijeme objave: 18. mart 2024.