Silicon optical modulatorpara sa FMCW
Tulad ng alam nating lahat, ang isa sa pinakamahalagang bahagi sa mga sistema ng Lidar na nakabase sa FMCW ay ang mataas na linearity modulator. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho nito ay ipinapakita sa sumusunod na figure: PaggamitDP-IQ modulatornakabataysingle sideband modulation (SSB), ang itaas at ibabaMZMgumana sa null point, sa kalsada at pababa sa side band ng wc+wm at WC-WM, ang wm ay ang modulation frequency, ngunit sa parehong oras ang lower channel ay nagpapakilala ng 90 degrees phase difference, at sa wakas ang liwanag ng WC-WM ay kinansela, tanging ang frequency shift term ng wc+wm. Sa Figure b, LR blue ang lokal na FM chirp signal, RX orange ang reflected signal, at dahil sa Doppler effect, ang final beat signal ay gumagawa ng f1 at f2.
Ang distansya at bilis ay:
Ang sumusunod ay isang artikulo na inilathala ng Shanghai Jiaotong University noong 2021, tungkol saSSBmga generator na nagpapatupad ng FMCW batay sasilikon light modulators.
Ang pagganap ng MZM ay ipinapakita bilang mga sumusunod: Ang pagkakaiba sa pagganap ng upper at lower arm modulators ay medyo malaki. Ang ratio ng pagtanggi sa sideband ng carrier ay iba sa frequency modulation rate, at ang epekto ay lalala habang tumataas ang frequency.
Sa sumusunod na figure, ang mga resulta ng pagsubok ng Lidar system ay nagpapakita na ang a/b ay ang beat signal sa parehong bilis at sa magkaibang distansya, at c/d ay ang beat signal sa parehong distansya at sa iba't ibang bilis. Ang mga resulta ng pagsubok ay umabot sa 15mm at 0.775m / s.
Dito, tanging ang aplikasyon ng silikonoptical modulatorpara sa FMCW ay tinatalakay. Sa katotohanan, ang epekto ng silicon optical modulator ay hindi kasing ganda ng saLiNO3 modulator, higit sa lahat dahil sa silicon optical modulator, ang phase change/absorption coefficient/junction capacitance ay non-linear sa pagbabago ng boltahe, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba:
Ibig sabihin,
Ang output power relationship ngmodulatorang sistema ay ang mga sumusunod
Ang resulta ay isang high order detuning:
Magiging sanhi ito ng pagpapalawak ng signal ng dalas ng beat at pagbaba ng ratio ng signal-to-noise. Kaya ano ang paraan upang mapabuti ang linearity ng silicon light modulator? Dito tinatalakay lamang natin ang mga katangian ng mismong device, at hindi tinatalakay ang scheme ng kompensasyon gamit ang iba pang mga auxiliary na istruktura.
Ang isa sa mga dahilan para sa non-linearity ng modulation phase na may boltahe ay ang light field sa waveguide ay nasa iba't ibang pamamahagi ng mabigat at magaan na mga parameter at ang phase change rate ay naiiba sa pagbabago ng boltahe. Gaya ng ipinapakita sa sumusunod na larawan. Ang rehiyon ng depletion na may mabigat na interference ay nagbabago nang mas mababa kaysa sa may light interference.
Ipinapakita ng sumusunod na figure ang mga curve ng pagbabago ng third-order intermodulation distortion TID at ang second-order harmonic distortion SHD na may konsentrasyon ng clutter, iyon ay, ang modulation frequency. Makikita na ang kakayahan sa pagsugpo ng detuning para sa mabigat na kalat ay mas mataas kaysa sa magaan na kalat. Samakatuwid, ang remixing ay nakakatulong upang mapabuti ang linearity.
Ang nasa itaas ay katumbas ng pagsasaalang-alang sa C sa RC model ng MZM, at ang impluwensya ng R ay dapat ding isaalang-alang. Ang sumusunod ay ang curve ng pagbabago ng CDR3 na may paglaban sa serye. Makikita na kung mas maliit ang paglaban ng serye, mas malaki ang CDR3.
Panghuli ngunit hindi bababa sa, ang epekto ng silicon modulator ay hindi kinakailangang mas masahol kaysa sa LiNbO3. Gaya ng ipinapakita sa figure sa ibaba, CDR3 ngsilikon modulatoray magiging mas mataas kaysa sa LiNbO3 sa kaso ng buong bias sa pamamagitan ng makatwirang disenyo ng istraktura at haba ng modulator. Ang mga kondisyon ng pagsubok ay nananatiling pare-pareho.
Sa buod, ang istrukturang disenyo ng silicon light modulator ay maaari lamang pagaanin, hindi pagalingin, at kung talagang magagamit ito sa sistema ng FMCW ay nangangailangan ng pang-eksperimentong pag-verify, kung maaari talaga, pagkatapos ay makakamit nito ang transceiver integration, na may mga pakinabang. para sa malakihang pagbawas sa gastos.
Oras ng post: Mar-18-2024