Силицијумски оптички модулаторза ФМЦВ
Као што сви знамо, једна од најважнијих компоненти у лидар системима заснованим на FMCW-у је модулатор високе линеарности. Његов принцип рада је приказан на следећој слици: КоришћењеDP-IQ модулаторзаснованмодулација једног бочног опсега (SSB), горњи и доњиМЗМраде у нултој тачки, на путу и низ бочни опсег wc+wm и WC-WM, wm је модулациона фреквенција, али истовремено доњи канал уводи фазну разлику од 90 степени, и коначно се светлост WC-WM поништава, само се јавља члан фреквентног померања wc+wm. На слици б, LR плава је локални FM чирп сигнал, RX наранџаста је рефлектовани сигнал, а због Доплеровог ефекта, коначни сигнал откуцаја производи f1 и f2.
Удаљеност и брзина су:
Следи чланак који је објавио Шангајски универзитет Ђаотонг 2021. године, оССБгенератори који имплементирају FMCW на основусилицијумски модулатори светлости.
Перформансе MZM-а су приказане на следећи начин: Разлика у перформансама горњег и доњег крака модулатора је релативно велика. Однос потискивања бочног опсега носача је различит са брзином фреквентне модулације, а ефекат ће се погоршати како се фреквенција повећава.
На следећој слици, резултати тестирања Лидар система показују да је a/b сигнал откуцаја при истој брзини и на различитим удаљеностима, а c/d сигнал откуцаја на истој удаљености и при различитим брзинама. Резултати тестирања су достигли 15 мм и 0,775 м/с.
Овде, само примена силицијумаоптички модулаторза FMCW се расправља. У стварности, ефекат силицијумског оптичког модулатора није тако добар као кодLiNO3 модулатор, углавном зато што је код силицијумског оптичког модулатора, промена фазе/коефицијент апсорпције/капацитивност споја нелинеарна са променом напона, као што је приказано на слици испод:
То јест,
Однос излазне снагемодулаторсистем је следећи
Резултат је расштимовање високог реда:
Ово ће узроковати проширење сигнала фреквенције откуцаја и смањење односа сигнал-шум. Дакле, који је начин да се побољша линеарност силицијумског модулатора светлости? Овде разматрамо само карактеристике самог уређаја, а не шему компензације коришћењем других помоћних структура.
Један од разлога за нелинеарност модулације фазе са напоном је тај што је светлосно поље у таласоводном простору у различитој расподели тешких и лаганих параметара, а брзина промене фазе је различита са променом напона. Као што је приказано на следећој слици. Област осиромашења са јаком интерференцијом се мења мање него са лаком интерференцијом.
Следећа слика приказује криве промене интермодулационог изобличења трећег реда TID и хармонијског изобличења другог реда SHD са концентрацијом нереда, односно фреквенцијом модулације. Може се видети да је способност супресије растимовања за јаке нереде већа него за лаке нереде. Стога, ремиксовање помаже у побољшању линеарности.
Горенаведено је еквивалентно разматрању C у RC моделу MZM-а, а утицај R такође треба узети у обзир. Следи крива промене CDR3 са серијским отпором. Може се видети да што је мањи серијски отпор, то је CDR3 већи.
На крају, али не и најмање важно, ефекат силицијумског модулатора није нужно лошији од ефекта LiNbO3. Као што је приказано на слици испод, CDR3 одсилицијумски модулаторбиће већи од оног код LiNbO3 у случају пуне пристрасности кроз разуман дизајн структуре и дужине модулатора. Услови испитивања остају конзистентни.
Укратко, структурни дизајн силицијумског светлосног модулатора може се само ублажити, а не и излечити, и да ли се заиста може користити у FMCW систему захтева експерименталну проверу, ако се заиста може користити, онда се може постићи интеграција примопредајника, што има предности за смањење трошкова великих размера.
Време објаве: 18. март 2024.