Силиконски оптички модулатор за FMCW

Силиконски оптички модулаторза FMCW

Како што сите знаеме, една од најважните компоненти во лидар системите базирани на FMCW е модулаторот со висока линеарност. Неговиот принцип на работа е прикажан на следната слика: КористењеDP-IQ модулаторбазираномодулација со еден страничен опсег (SSB), горниот и долниотМЗМработа во нулта точка, на патот и по страничниот опсег на wc+wm и WC-WM, wm е фреквенцијата на модулација, но во исто време долниот канал воведува фазна разлика од 90 степени, и конечно светлината на WC-WM се поништува, само членот за поместување на фреквенцијата на wc+wm. На Слика б, LR сината е локалниот FM сигнал за цврчење, RX портокаловата е рефлектираниот сигнал, а поради Доплеровиот ефект, конечниот сигнал за отчукување произведува f1 и f2.

Растојанието и брзината се:

Следново е статија објавена од Универзитетот Шангај Џиаотонг во 2021 година, заССБгенератори кои имплементираат FMCW врз основа насиликонски модулатори на светлина.

Перформансите на MZM се прикажани на следниов начин: Разликата во перформансите на модулаторите на горниот и долниот дел од ракавот е релативно голема. Односот на отфрлање на страничниот опсег на носачот е различен со стапката на фреквентна модулација, а ефектот ќе се влоши со зголемувањето на фреквенцијата.

На следната слика, резултатите од тестот на Lidar системот покажуваат дека a/b е сигналот за ритам при иста брзина и на различни растојанија, а c/d е сигналот за ритам на исто растојание и со различни брзини. Резултатите од тестот достигнаа 15 mm и 0,775 m/s.

Тука, само примената на силиконоптички модулаторза FMCW се дискутира. Всушност, ефектот на силиконскиот оптички модулатор не е толку добар како оној наLiNO3 модулатор, главно затоа што кај силиконскиот оптички модулатор, фазната промена/коефициентот на апсорпција/капацитетот на спојот е нелинеарен со промената на напонот, како што е прикажано на сликата подолу:

Тоа е,

Односот на излезната моќност намодулаторсистемот е како што следува
Резултатот е детонирање од висок ред:

Ова ќе предизвика проширување на сигналот на фреквенцијата на ритамот и намалување на односот сигнал-шум. Па, кој е начинот да се подобри линеарноста на силиконскиот светлосен модулатор? Овде ги дискутираме само карактеристиките на самиот уред и не ја дискутираме шемата за компензација со користење на други помошни структури.
Една од причините за нелинеарноста на фазата на модулација со напонот е тоа што светлосното поле во брановодот е во различна распределба на тешките и лесните параметри и брзината на промена на фазата е различна со промената на напонот. Како што е прикажано на следната слика. Регионот на осиромашување со силна интерференција се менува помалку од оној со светлосна интерференција.

Следната слика ги прикажува кривите на промена на интермодулациската дисторзија од трет ред TID и хармоничната дисторзија од втор ред SHD со концентрацијата на нередот, односно фреквенцијата на модулација. Може да се види дека способноста за сузбивање на детјунирањето за силен неред е поголема отколку за лесен неред. Затоа, ремиксирањето помага да се подобри линеарноста.

Горенаведеното е еквивалентно на разгледување на C во RC моделот на MZM, а треба да се земе предвид и влијанието на R. Следново е кривата на промена на CDR3 со серискиот отпор. Може да се види дека колку е помал серискиот отпор, толку е поголем CDR3.

На крај, но не и најмалку важно, ефектот на силиконскиот модулатор не е нужно полош од оној на LiNbO3. Како што е прикажано на сликата подолу, CDR3 насиликонски модулаторќе биде повисока од онаа на LiNbO3 во случај на целосно поларизирање преку разумен дизајн на структурата и должината на модулаторот. Условите за тестирање остануваат конзистентни.

Накратко, структурниот дизајн на силиконскиот светлосен модулатор може само да се ублажи, а не да се излечи, а дали навистина може да се користи во FMCW системот треба експериментално да се потврди; ако навистина може, тогаш може да се постигне интеграција со примопредавател, што има предности за намалување на трошоците на големо.