Silīcija optiskais modulators FMCW

Silīcija optiskais modulatorsFMCW

Kā zināms, viens no svarīgākajiem komponentiem FMCW balstītās Lidar sistēmās ir augstas linearitātes modulators. Tā darbības princips ir parādīts šajā attēlā: IzmantojotDP-IQ modulatorsbalstītsvienas sānu joslas modulācija (SSB), augšējā un apakšējāMZMDarbs nulles punktā, uz ceļa un lejup pa wc+wm un WC-WM sānu joslu, wm ir modulācijas frekvence, bet tajā pašā laikā apakšējais kanāls ievieš 90 grādu fāzes starpību, un visbeidzot WC-WM gaisma tiek atcelta, tikai wc+wm frekvences nobīdes elements. B attēlā LR zilā krāsa ir lokālais FM čirpšanas signāls, RX oranžā krāsa ir atstarotais signāls, un Doplera efekta dēļ galīgais sitiena signāls rada f1 un f2.

Attālums un ātrums ir:

Šis ir Šanhajas Dzjaotunas universitātes 2021. gadā publicēts raksts parSSBģeneratori, kas ievieš FMCW, pamatojoties uzSilīcija gaismas modulatori.

MZM veiktspēja ir parādīta šādi: Augšējās un apakšējās rokas modulatoru veiktspējas atšķirība ir relatīvi liela. Nesējfrekvenču sānu joslas noraidīšanas koeficients atšķiras atkarībā no frekvences modulācijas ātruma, un efekts pasliktināsies, palielinoties frekvencei.

Nākamajā attēlā Lidar sistēmas testa rezultāti parāda, ka a/b ir sitiena signāls pie vienādā ātruma un dažādos attālumos, un c/d ir sitiena signāls pie vienādā attālumā un dažādos ātrumos. Testa rezultāti sasniedza 15 mm un 0,775 m/s.

Šeit tikai silīcija pielietojumsoptiskais modulatorstiek apspriests FMCW. Patiesībā silīcija optiskā modulatora efekts nav tik labs kāLiNO3 modulators, galvenokārt tāpēc, ka silīcija optiskajā modulatorā fāzes maiņas/absorbcijas koeficienta/savienojuma kapacitātes attiecība nav lineāra ar sprieguma izmaiņām, kā parādīts attēlā zemāk:

Tas ir,

Izejas jaudas attiecībamodulatorssistēma ir šāda
Rezultāts ir augstas kārtas detonācija:

Tas izraisīs sitiena frekvences signāla paplašināšanos un signāla un trokšņa attiecības samazināšanos. Tātad, kā uzlabot silīcija gaismas modulatora linearitāti? Šeit mēs apspriežam tikai pašas ierīces raksturlielumus un neapspriežam kompensācijas shēmu, izmantojot citas palīgstruktūras.
Viens no fāzes modulācijas nelinearitātes iemesliem atkarībā no sprieguma ir tāds, ka gaismas lauks viļņvadā atrodas atšķirīgā smago un vieglo parametru sadalījumā, un fāzes maiņas ātrums atšķiras atkarībā no sprieguma izmaiņām. Kā parādīts nākamajā attēlā. Noplicināšanas reģions ar spēcīgiem traucējumiem mainās mazāk nekā ar gaismas traucējumiem.

Nākamajā attēlā parādītas trešās kārtas intermodulācijas kropļojuma TID un otrās kārtas harmoniskā kropļojuma SHD izmaiņu līknes atkarībā no traucējumu koncentrācijas, t. i., modulācijas frekvences. Var redzēt, ka detonēšanas slāpēšanas spēja spēcīgam traucējumam ir augstāka nekā vieglam traucējumam. Tāpēc remiksēšana palīdz uzlabot linearitāti.

Iepriekš minētais ir līdzvērtīgs C apsvēršanai MZM RC modelī, un jāņem vērā arī R ietekme. Tālāk ir parādīta CDR3 izmaiņu līkne atkarībā no virknes pretestības. Var redzēt, ka jo mazāka ir virknes pretestība, jo lielāks ir CDR3.

Visbeidzot, silīcija modulatora ietekme ne vienmēr ir sliktāka par LiNbO3 ietekmi. Kā parādīts attēlā zemāk, CDR3 nosilīcija modulatorsbūs augstāka nekā LiNbO3 pilnīgas nobīdes gadījumā, pateicoties saprātīgai struktūras konstrukcijai un modulatora garumam. Testa apstākļi paliek nemainīgi.

Rezumējot, silīcija gaismas modulatora strukturālo dizainu var tikai mazināt, nevis izārstēt, un vai to patiešām var izmantot FMCW sistēmā, ir nepieciešama eksperimentāla pārbaude, ja tas tiešām ir iespējams, tad tas var panākt raidītāja integrāciju, kam ir priekšrocības liela mēroga izmaksu samazināšanai.