Silicijumski optički modulatorza FMCW
Kao što svi znamo, jedna od najvažnijih komponenti u FMCW baziranim Lidar sistemima je modulator visoke linearnosti. Njegov princip rada je prikazan na sljedećoj slici: UpotrebaDP-IQ modulatorzasnovanojednopojasna modulacija (SSB), gornji i donjiMZMrad u nultoj tački, na putu i niz bočni pojas wc+wm i WC-WM, wm je frekvencija modulacije, ali u isto vrijeme donji kanal uvodi faznu razliku od 90 stepeni, i konačno svjetlo WC-WM je otkazan, samo termin pomaka frekvencije wc+wm. Na slici b, LR plava je lokalni FM chirp signal, RX narandžasta je reflektirani signal, a zbog Doplerovog efekta, konačni signal otkucaja proizvodi f1 i f2.
Udaljenost i brzina su:
Slijedi članak koji je objavio Šangajski univerzitet Jiaotong 2021. godine, oSSBgeneratori koji implementiraju FMW na osnovusilikonski modulatori svjetlosti.
Performanse MZM-a su prikazane na sljedeći način: Razlika u performansama modulatora nadlaktice i donje ruke je relativno velika. Omjer odbijanja bočnog pojasa nosioca razlikuje se od brzine modulacije frekvencije, a učinak će postati gori kako se frekvencija povećava.
Na sljedećoj slici, rezultati testiranja Lidar sistema pokazuju da je a/b signal otkucaja pri istoj brzini i na različitim udaljenostima, a c/d je signal otkucaja na istoj udaljenosti i različitim brzinama. Rezultati testa dostigli su 15mm i 0,775m/s.
Ovdje je samo primjena silicijumaoptički modulatorza FMCW se raspravlja. U stvarnosti, efekat silicijumskog optičkog modulatora nije tako dobar kao efekatLiNO3 modulator, uglavnom zato što u silicijumskom optičkom modulatoru, fazna promena/koeficijent apsorpcije/spojni kapacitet je nelinearan sa promjenom napona, kao što je prikazano na slici ispod:
to je,
Odnos izlazne snagemodulatorsistem je sledeći
Rezultat je detuning visokog reda:
Ovo će uzrokovati proširenje signala frekvencije otkucaja i smanjenje omjera signal-šum. Dakle, koji je način da se poboljša linearnost silikonskog svjetlosnog modulatora? Ovdje govorimo samo o karakteristikama samog uređaja, a ne raspravljamo o shemi kompenzacije koristeći druge pomoćne strukture.
Jedan od razloga za nelinearnost faze modulacije sa naponom je to što je svjetlosno polje u valovodu u različitoj distribuciji teških i laganih parametara i brzina promjene faze je različita sa promjenom napona. Kao što je prikazano na sledećoj slici. Područje iscrpljivanja s jakim smetnjama mijenja se manje od onog s laganim smetnjama.
Sljedeća slika prikazuje krivulje promjene intermodulacijske distorzije trećeg reda TID i harmonijske distorzije drugog reda SHD sa koncentracijom smetnji, odnosno frekvencijom modulacije. Može se vidjeti da je sposobnost potiskivanja detuninga za teške smetnje veća od one za lagani nered. Stoga, remiksovanje pomaže poboljšanju linearnosti.
Gore navedeno je ekvivalentno razmatranju C u RC modelu MZM-a, a treba uzeti u obzir i utjecaj R. Slijedi kriva promjene CDR3 sa serijskim otporom. Može se vidjeti da što je manji serijski otpor, veći je CDR3.
Na kraju, ali ne i najmanje važno, efekat silicijumskog modulatora nije nužno lošiji od učinka LiNbO3. Kao što je prikazano na donjoj slici, CDR3 odsilicijumski modulatorće biti veći od LiNbO3 u slučaju punog bias-a kroz razuman dizajn strukture i dužine modulatora. Uslovi ispitivanja ostaju konzistentni.
Ukratko, strukturni dizajn silikonskog svjetlosnog modulatora može se samo ublažiti, a ne izliječiti, a da li se zaista može koristiti u FMCW sistemu potrebna je eksperimentalna provjera, ako zaista može, onda može postići integraciju primopredajnika, što ima prednosti za veliko smanjenje troškova.
Vrijeme objave: Mar-18-2024