Silicio optinis moduliatorius FMCW

Silicio optinis moduliatoriusFMCW

Kaip visi žinome, vienas iš svarbiausių FMCW pagrindu veikiančių „Lidar“ sistemų komponentų yra didelio tiesiškumo moduliatorius. Jo veikimo principas parodytas paveikslėlyje: NaudojimasDP-IQ moduliatoriuspagrįstasvienos šoninės juostos moduliavimas (SSB), viršutinė ir apatinėMZMdarbas nuliniame taške, kelyje ir žemyn šoninėje wc+wm ir WC-WM juostoje, wm yra moduliacijos dažnis, bet tuo pačiu metu apatinis kanalas įveda 90 laipsnių fazių skirtumą ir galiausiai WC-WM šviesa atšaukiamas, tik wc+wm dažnio poslinkio terminas. B paveiksle LR mėlyna yra vietinis FM čirpimo signalas, RX oranžinė yra atspindėtas signalas, o dėl Doplerio efekto galutinis ritmo signalas sukuria f1 ir f2.

Atstumas ir greitis yra:

Toliau pateikiamas Šanchajaus Jiaotongo universiteto 2021 m. paskelbtas straipsnis apieSSBgeneratoriai, kurie įgyvendina FMCW remiantisSilicio šviesos moduliatoriai.

MZM našumas parodytas taip: Viršutinės ir apatinės rankos moduliatorių veikimo skirtumas yra gana didelis. Nešiklio šoninės juostos atmetimo koeficientas skiriasi nuo dažnio moduliacijos greičio, o efektas pablogės, kai dažnis didėja.

Toliau pateiktame paveikslėlyje Lidar sistemos bandymo rezultatai rodo, kad a/b yra plakimo signalas tuo pačiu greičiu ir skirtingais atstumais, o c/d – plakimo signalas tuo pačiu atstumu ir skirtingais greičiais. Bandymo rezultatai pasiekė 15 mm ir 0,775 m/s.

Čia tik silicio taikymasoptinis moduliatoriusaptariamas FMCW. Tiesą sakant, silicio optinio moduliatoriaus poveikis nėra toks geras kaipLiNO3 moduliatorius, daugiausia todėl, kad silicio optiniame moduliatoriuje fazės pokyčio / absorbcijos koeficientas / sankryžos talpa yra netiesinė su įtampos pokyčiu, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje:

tai yra

Išėjimo galios santykismoduliatoriussistema yra tokia
Rezultatas yra didelio laipsnio detuningavimas:

Dėl to padidės plakimo dažnio signalas ir sumažės signalo ir triukšmo santykis. Taigi, kaip pagerinti silicio šviesos moduliatoriaus tiesiškumą? Čia aptariame tik paties įrenginio charakteristikas, o ne aptariame kompensavimo schemą naudojant kitas pagalbines struktūras.
Viena iš moduliacijos fazės netiesiškumo su įtampa priežasčių yra ta, kad šviesos laukas bangolaidyje yra skirtingo sunkiųjų ir lengvųjų parametrų pasiskirstymo, o fazės kitimo greitis skiriasi keičiantis įtampai. Kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje. Išeikvojimo sritis su stipriais trukdžiais keičiasi mažiau nei esant šviesiems trukdžiams.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytos trečios eilės intermoduliacinio iškraipymo TID ir antros eilės harmoninio iškraipymo SHD kitimo kreivės su netvarkos koncentracija, tai yra moduliacijos dažniu. Galima pastebėti, kad didelės netvarkos detuningo slopinimo galimybė yra didesnė nei lengvos netvarkos. Todėl remiksavimas padeda pagerinti tiesiškumą.

Tai, kas išdėstyta pirmiau, yra lygiavertė svarstymui C MZM RC modelyje, taip pat reikėtų atsižvelgti į R įtaką. Toliau pateikiama CDR3 kitimo kreivė su serijos pasipriešinimu. Matyti, kad kuo mažesnė serijos varža, tuo didesnis CDR3.

Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas, silicio moduliatoriaus poveikis nebūtinai yra blogesnis nei LiNbO3. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, CDR3 išsilicio moduliatoriusbus didesnis nei LiNbO3, esant visiškam poslinkiui, pagrįstai suprojektavus moduliatoriaus struktūrą ir ilgį. Bandymo sąlygos išlieka vienodos.

Apibendrinant galima pasakyti, kad silicio šviesos moduliatoriaus konstrukciją galima tik sušvelninti, o ne išgydyti, o ar jis tikrai gali būti naudojamas FMCW sistemoje, reikia eksperimentiškai patikrinti, jei tai tikrai gali būti, tada galima pasiekti siųstuvo-imtuvo integraciją, o tai turi pranašumų. didelio masto išlaidų mažinimui.