Silikonski optički modulator za FMCW

Silikonski optički modulatorza FMCW

Kao što svi znamo, jedna od najvažnijih komponenti Lidar sustava temeljenih na FMCW-u je modulator visoke linearnosti. Njegov princip rada prikazan je na sljedećoj slici: KorištenjeDP-IQ modulatortemeljenjednopojasna modulacija (SSB), gornji i donjiMZMrad na nultoj točki, na cesti i niz bočni pojas wc+wm i WC-WM, wm je frekvencija modulacije, ali u isto vrijeme donji kanal uvodi faznu razliku od 90 stupnjeva, i na kraju svjetlo WC-WM poništava se samo termin pomaka frekvencije wc+wm. Na slici b, LR plava je lokalni FM chirp signal, RX narančasta je reflektirani signal, a zbog Dopplerovog efekta, konačni otkucajni signal proizvodi f1 i f2.


Udaljenost i brzina su:

Slijedi članak koji je 2021. objavilo šangajsko sveučilište Jiaotong oSSBgeneratori koji implementiraju FMCW na temeljusilicijski modulatori svjetla.

Učinkovitost MZM-a prikazana je kako slijedi: Razlika u učinku modulatora gornje i donje ruke relativno je velika. Omjer odbijanja bočnog pojasa nositelja razlikuje se od brzine modulacije frekvencije, a učinak će se pogoršavati kako se frekvencija povećava.

Na sljedećoj slici rezultati ispitivanja sustava Lidar pokazuju da je a/b signal otkucaja pri istoj brzini i na različitim udaljenostima, a c/d signal otkucaja pri istoj udaljenosti i pri različitim brzinama. Rezultati ispitivanja dosegli su 15 mm i 0,775 m/s.

Ovdje samo primjena silicijaoptički modulatorza FMCW se raspravlja. U stvarnosti, učinak silicijevog optičkog modulatora nije tako dobar kao učinakLiNO3 modulator, uglavnom zato što je u silikonskom optičkom modulatoru promjena faze/koeficijent apsorpcije/kapacitet spoja nelinearan s promjenom napona, kao što je prikazano na slici ispod:

tj.

Odnos izlazne snagemodulatorsustav je sljedeći
Rezultat je ugađanje visokog reda:

To će uzrokovati širenje signala frekvencije otkucaja i smanjenje omjera signal/šum. Dakle, koji je način da se poboljša linearnost modulatora silicijevog svjetla? Ovdje raspravljamo samo o karakteristikama samog uređaja, a ne o kompenzacijskoj shemi pomoću drugih pomoćnih struktura.
Jedan od razloga nelinearnosti faze modulacije s naponom je taj što je svjetlosno polje u valovodu u različitoj raspodjeli teških i lakih parametara i brzina promjene faze je različita s promjenom napona. Kao što je prikazano na sljedećoj slici. Područje osiromašenja s jakim smetnjama mijenja se manje nego ono s lakim smetnjama.

Na sljedećoj slici prikazane su krivulje promjene intermodulacijskog izobličenja trećeg reda TID i harmonijskog izobličenja drugog reda SHD s koncentracijom smetnje, odnosno frekvencijom modulacije. Može se vidjeti da je sposobnost suzbijanja detuninga za jake smetnje veća od one za lagane smetnje. Stoga remiksiranje pomaže u poboljšanju linearnosti.

Gore navedeno je ekvivalentno razmatranju C u RC modelu MZM, a treba uzeti u obzir i utjecaj R. Slijedi krivulja promjene CDR3 sa serijskim otporom. Može se vidjeti da što je manji serijski otpor, veći je CDR3.

Na kraju, ali ne manje važno, učinak silicij modulatora nije nužno lošiji od učinka LiNbO3. Kao što je prikazano na donjoj slici, CDR3 odsilicijski modulatorbit će veći od LiNbO3 u slučaju punog prednapona kroz razuman dizajn strukture i duljine modulatora. Uvjeti ispitivanja ostaju dosljedni.

Ukratko, strukturni dizajn modulatora silicijevog svjetla može se samo ublažiti, ne i izliječiti, a može li se doista koristiti u FMCW sustavu potrebna je eksperimentalna provjera, ako doista može, tada se može postići integracija primopredajnika, što ima prednosti za smanjenje troškova velikih razmjera.


Vrijeme objave: 18. ožujka 2024