Silicijski optički modulatorza FMCW
Kao što svi znamo, jedna od najvažnijih komponenti u Lidar sustavima temeljenim na FMCW-u je modulator visoke linearnosti. Njegov princip rada prikazan je na sljedećoj slici: KorištenjeDP-IQ modulatorna temeljumodulacija jednog bočnog pojasa (SSB), gornji i donjiMZMrad u nultoj točki, na cesti i niz bočni pojas wc+wm i WC-WM, wm je modulacijska frekvencija, ali istovremeno donji kanal uvodi faznu razliku od 90 stupnjeva, i konačno se svjetlo WC-WM poništava, samo se pomiče frekvencijski član wc+wm. Na slici b, LR plavi je lokalni FM cvrkutavi signal, RX narančasti je reflektirani signal, a zbog Dopplerovog efekta, konačni signal otkucaja proizvodi f1 i f2.
Udaljenost i brzina su:
Slijedi članak koji je 2021. godine objavilo Sveučilište Jiaotong u Šangaju, oJednosmjerna zračna lukageneratori koji implementiraju FMCW na temeljusilicijski modulatori svjetlosti.
Performanse MZM-a prikazane su na sljedeći način: Razlika u performansama modulatora gornjeg i donjeg kraka je relativno velika. Omjer potiskivanja bočnog pojasa nosioca razlikuje se s brzinom modulacije frekvencije, a učinak će se pogoršavati s povećanjem frekvencije.
Na sljedećoj slici, rezultati ispitivanja Lidar sustava 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 ispitivanja dosegli su 15 mm i 0,775 m/s.
Ovdje se koristi samo silicij.optički modulatorza FMCW se raspravlja. U stvarnosti, učinak silicijskog optičkog modulatora nije tako dobar kao učinakLiNO3 modulator, uglavnom zato što je u silicijskom optičkom modulatoru promjena faze/koeficijent apsorpcije/kapacitet spoja nelinearan s promjenom napona, kao što je prikazano na slici ispod:
To jest,
Odnos izlazne snagemodulatorsustav je sljedeći
Rezultat je rasštimanje višeg reda:
To će uzrokovati širenje signala frekvencije otkucaja i smanjenje omjera signala i šuma. Dakle, kako poboljšati linearnost silicijskog modulatora svjetlosti? Ovdje raspravljamo samo o karakteristikama samog uređaja, a ne o shemi kompenzacije korištenjem drugih pomoćnih struktura.
Jedan od razloga nelinearnosti modulacije faze s naponom je taj što je svjetlosno polje u valovodu u različitoj distribuciji 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 modulacijskom frekvencijom. Može se vidjeti da je sposobnost supresije detuninga za teške smetnje veća nego za lagane 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. Slijedi krivulja promjene CDR3 sa serijskim otporom. Može se vidjeti da što je manji serijski otpor, to je CDR3 veći.
Konačno, učinak silicijskog modulatora nije nužno lošiji od učinka LiNbO3. Kao što je prikazano na slici ispod, CDR3 odsilicijev modulatorbit će veći od onog kod LiNbO3 u slučaju pune pristranosti kroz razuman dizajn strukture i duljine modulatora. Uvjeti ispitivanja ostaju dosljedni.
Ukratko, strukturni dizajn silicijskog svjetlosnog modulatora može se samo ublažiti, ne i izliječiti, a treba eksperimentalno provjeriti može li se stvarno koristiti u FMCW sustavu. Ako se to stvarno može, tada se može postići integracija primopredajnika, što ima prednosti za smanjenje troškova velikih razmjera.
Vrijeme objave: 18. ožujka 2024.