Modulator optik silikon untuk FMCW

Modulator optik silikonuntuk FMCW

Seperti yang kita sedia maklum, salah satu komponen terpenting dalam sistem Lidar berasaskan FMCW ialah modulator lineariti tinggi. Prinsip kerjanya ditunjukkan dalam rajah berikut: MenggunakanModulator DP-IQberasaskanmodulasi jalur sisi tunggal (SSB), bahagian atas dan bawahMZMbekerja pada titik nol, di jalan dan ke bawah jalur sisi wc+wm dan WC-WM, wm ialah frekuensi modulasi, tetapi pada masa yang sama saluran bawah memperkenalkan perbezaan fasa 90 darjah, dan akhirnya cahaya WC-WM dibatalkan, hanya istilah anjakan frekuensi wc+wm. Dalam Rajah b, LR biru ialah isyarat kicauan FM tempatan, RX oren ialah isyarat yang dipantulkan, dan disebabkan oleh kesan Doppler, isyarat rentak akhir menghasilkan f1 dan f2.

Jarak dan kelajuan adalah:

Berikut ialah artikel yang diterbitkan oleh Universiti Shanghai Jiaotong pada tahun 2021, tentangSSBpenjana yang melaksanakan FMCW berdasarkanmodulator cahaya silikon.

Prestasi MZM ditunjukkan seperti berikut: Perbezaan prestasi modulator lengan atas dan bawah adalah agak besar. Nisbah penolakan jalur sisi pembawa adalah berbeza dengan kadar modulasi frekuensi, dan kesannya akan menjadi lebih teruk apabila kekerapan meningkat.

Dalam rajah berikut, keputusan ujian sistem Lidar menunjukkan bahawa a/b ialah isyarat degupan pada kelajuan yang sama dan pada jarak yang berbeza, dan c/d ialah isyarat degupan pada jarak yang sama dan pada kelajuan yang berbeza. Keputusan ujian mencapai 15mm dan 0.775m/s.

Di sini, hanya penggunaan silikonmodulator optikuntuk FMCW dibincangkan. Pada hakikatnya, kesan modulator optik silikon tidak sebaik kesannyaModulator LiNO3, terutamanya kerana dalam modulator optik silikon, perubahan fasa/pekali penyerapan/kapasiti simpang adalah tidak linear dengan perubahan voltan, seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah:

iaitu,

Hubungan kuasa keluaran bagimodulatorsistem adalah seperti berikut
Hasilnya ialah detuning tertib tinggi:

Ini akan menyebabkan peluasan isyarat frekuensi degupan dan penurunan nisbah isyarat kepada hingar. Jadi apakah cara untuk meningkatkan kelinearan modulator cahaya silikon? Di sini kita hanya membincangkan ciri-ciri peranti itu sendiri, dan tidak membincangkan skim pampasan menggunakan struktur tambahan lain.
Salah satu sebab bagi fasa modulasi yang tidak linear dengan voltan ialah medan cahaya dalam pandu gelombang berada dalam taburan parameter berat dan ringan yang berbeza dan kadar perubahan fasa adalah berbeza dengan perubahan voltan. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut. Kawasan penyusutan dengan gangguan berat berubah kurang berbanding dengan gangguan ringan.

Rajah berikut menunjukkan lengkung perubahan TID herotan intermodulasi tertib ketiga dan herotan harmonik tertib kedua SHD dengan kepekatan kekusutan, iaitu frekuensi modulasi. Ia boleh dilihat bahawa keupayaan penindasan detuning untuk kekacauan berat adalah lebih tinggi daripada untuk kekacauan ringan. Oleh itu, pencampuran semula membantu meningkatkan kelinearan.

Perkara di atas adalah bersamaan dengan mempertimbangkan C dalam model RC MZM, dan pengaruh R juga harus dipertimbangkan. Berikut ialah lengkung perubahan CDR3 dengan rintangan siri. Dapat dilihat bahawa semakin kecil rintangan siri, semakin besar CDR3.

Akhir sekali, kesan modulator silikon tidak semestinya lebih teruk daripada LiNbO3. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, CDR3 daripadamodulator silikonakan lebih tinggi daripada LiNbO3 dalam kes bias penuh melalui reka bentuk munasabah struktur dan panjang modulator. Keadaan ujian kekal konsisten.

Ringkasnya, reka bentuk struktur modulator cahaya silikon hanya boleh dikurangkan, tidak disembuhkan, dan sama ada ia benar-benar boleh digunakan dalam sistem FMCW memerlukan pengesahan eksperimen, jika ia boleh benar-benar, maka ia boleh mencapai integrasi transceiver, yang mempunyai kelebihan. untuk pengurangan kos secara besar-besaran.