Силиконски оптички модулатор за FMCW

Силиконски оптички модулаторза FMCW

Како што сите знаеме, една од најважните компоненти во системите Lidar базирани на FMCW е модулаторот со висока линеарност. Нејзиниот принцип на работа е прикажан на следната слика: КористењеDP-IQ модулаторврз основамодулација со една странична лента (SSB), горниот и долниотМЗМработа на нула точка, на патот и надолу по страничната лента на wc+wm и WC-WM, wm е модулациската фреквенција, но во исто време долниот канал воведува фазна разлика од 90 степени, и на крајот светлината на WC-WM се откажува, само терминот за поместување на фреквенцијата од wc+wm. На слика б, LR сината боја е локалниот FM сигнал за чврчорење, RX портокаловата е рефлектираниот сигнал, а поради Доплер ефектот, сигналот за конечниот удар произведува f1 и f2.

Растојанието и брзината се:

Следното е напис објавен од Универзитетот во Шангај Џиаотонг во 2021 година, заSSBгенератори кои имплементираат FMCW врз основа насиликонски модулатори на светлина.

Перформансите на МЗМ се прикажани на следниов начин: Разликата во перформансите на модулаторите на горниот и долниот дел на раката е релативно голема. Односот на отфрлање на страничната лента на носителот е различен со стапката на модулација на фреквенцијата, а ефектот ќе се влоши како што се зголемува фреквенцијата.

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

Тука, само примена на силициумоптички модулаторза FMCW се дискутира. Во реалноста, ефектот на силиконскиот оптички модулатор не е толку добар како оној наLiNO3 модулатор, главно затоа што во силиконскиот оптички модулатор, фазниот коефициент на промена/апсорпција/ капацитетот на спојот е нелинеарен со промената на напонот, како што е прикажано на сликата подолу:

Тоа е,

Односот на излезна моќност намодулаторсистемот е како што следува
Резултатот е детонирање со висок редослед:

Тие ќе предизвикаат проширување на сигналот за фреквенција на отчукување и намалување на односот сигнал-шум. Значи, кој е начинот да се подобри линеарноста на силиконскиот модулатор на светлина? Овде разговараме само за карактеристиките на самиот уред и не разговараме за шемата за компензација користејќи 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 стапката на промена на фазата е различна со промената на напонот. Како што е прикажано на следната слика. Регионот на исцрпување со тешки пречки се менува помалку од оној со лесни пречки.

Следната слика ги прикажува кривите на промена на интермодулациското изобличување од трет ред TID и хармоничното изобличување од втор ред SHD со концентрацијата на нередот, односно фреквенцијата на модулација. Може да се види дека способноста за потиснување на детонирањето за тежок неред е поголема од онаа за лесно неред. Затоа, повторното мешање 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. Следното е кривата на промена на CDR3 со серискиот отпор. Може да се види дека колку е помал серискиот отпор, толку е поголем CDR3.

Последно, 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 целосна пристрасност преку разумен дизајн на структурата и должината на модулаторот. Условите за тестирање остануваат конзистентни.

Накратко, структурниот дизајн на силиконскиот модулатор на светлина може само да се ублажи, а не да се излечи, а дали навистина може да се користи во системот FMCW, потребна е експериментална проверка, ако може навистина, тогаш може да постигне интеграција на трансиверот, што има предности за намалување на трошоците во големи размери.