Modulator optik silikon untuk FMCW

Modulator optik silikonuntuk FMCW

Seperti yang kita semua 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 raya dan menuruni 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, biru LR ialah isyarat kicauan FM tempatan, oren RX ialah isyarat yang dipantulkan, dan disebabkan oleh kesan Doppler, isyarat denyutan akhir menghasilkan f1 dan f2.

Jarak dan kelajuannya ialah:

Berikut adalah artikel yang diterbitkan oleh Universiti Shanghai Jiaotong pada tahun 2021, mengenaiSSBpenjana 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 berbeza dengan kadar modulasi frekuensi, dan kesannya akan menjadi lebih teruk apabila frekuensi meningkat.

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

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

Iaitu,

Hubungan kuasa output bagimodulatorsistem adalah seperti berikut
Hasilnya ialah penyahtalaan tertib tinggi:

Ini akan menyebabkan pelebaran isyarat frekuensi rentak dan penurunan nisbah isyarat-ke-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 ketidaklinearan fasa modulasi dengan voltan adalah kerana 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 susutan dengan gangguan berat berubah kurang daripada gangguan cahaya.

Rajah berikut menunjukkan lengkung perubahan herotan intermodulasi tertib ketiga TID dan herotan harmonik tertib kedua SHD dengan kepekatan kekusutan, iaitu frekuensi modulasi. Dapat dilihat bahawa keupayaan penindasan penyahtalaan untuk kekusutan berat adalah lebih tinggi daripada kekusutan ringan. Oleh itu, pengadunan 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 bagimodulator silikonakan lebih tinggi daripada LiNbO3 sekiranya berlaku bias penuh melalui reka bentuk struktur dan panjang modulator yang munasabah. Keadaan ujian kekal konsisten.

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