Silicio optinis moduliatorius FMCW

Silicio optinis moduliatoriusskirta FMCW

Kaip visi žinome, vienas svarbiausių FMCW pagrindu veikiančių Lidar sistemų komponentų yra didelio tiesiškumo moduliatorius. Jo veikimo principas parodytas šiame paveikslėlyje: NaudojantDP-IQ moduliatoriuspagrįstasvienos šoninės juostos moduliacija (SSB), viršutinė ir apatinėMZMVeikiant nuliniame taške, kelyje ir žemyn wc+wm bei WC-WM šonine juosta, wm yra moduliacijos dažnis, tačiau tuo pačiu metu žemesnis kanalas įveda 90 laipsnių fazės skirtumą, ir galiausiai WC-WM šviesa panaikinama, tik wc+wm dažnio poslinkio narys. B paveiksle mėlyna LR spalva yra vietinis FM čirškimo signalas, oranžinė RX spalva yra atspindėtas signalas, ir dėl Doplerio efekto galutinis takto signalas sukuria f1 ir f2.

Atstumas ir greitis yra šie:

Toliau pateikiamas straipsnis, kurį 2021 m. paskelbė Šanchajaus Dziaotongo universitetas apieSSBgeneratoriai, kurie įgyvendina FMCW, pagrįstussilicio šviesos moduliatoriai.

MZM veikimas parodytas taip: viršutinės ir apatinės svirčių moduliatorių veikimo skirtumas yra gana didelis. Nešlio šoninės juostos slopinimo santykis skiriasi priklausomai nuo dažnio moduliacijos greičio, o efektas blogėja didėjant dažniui.

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

Čia naudojamas tik silicio naudojimasoptinis moduliatoriusaptariamas FMCW. Iš tikrųjų silicio optinio moduliatoriaus poveikis nėra toks geras kaipLiNO3 moduliatorius, daugiausia dėl to, kad silicio optiniame moduliatoriuje fazės pokytis / absorbcijos koeficientas / sandūros talpa nėra tiesinė, kai keičiasi įtampa, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau:

Tai yra,

Išėjimo galios santykismoduliatoriussistema yra tokia
Rezultatas yra aukštos eilės detunavimas:

Dėl to praplatės signalo dūžio dažnis ir sumažės signalo ir triukšmo santykis. Taigi, kaip pagerinti silicio šviesos moduliatoriaus tiesiškumą? Čia aptarsime tik paties įrenginio charakteristikas ir neaptarsime kompensavimo schemos, naudojant kitas pagalbines struktūras.
Viena iš fazės netiesiškumo įtampos atžvilgiu priežasčių yra ta, kad šviesos laukas bangolaidyje turi skirtingą sunkiųjų ir lengvųjų parametrų pasiskirstymą, o fazės kitimo greitis skiriasi priklausomai nuo įtampos kitimo. Kaip parodyta paveikslėlyje, išeikvojimo sritis su stipriais interferencijos veiksniais kinta mažiau nei esant šviesos interferencijai.

Šiame paveikslėlyje parodytos trečiosios eilės intermoduliacinio iškraipymo TID ir antrosios eilės harmoninio iškraipymo SHD kitimo kreivės, priklausomai nuo trukdžių koncentracijos, t. y. moduliacijos dažnio. Matyti, kad išderinimo slopinimo gebėjimas esant dideliam trukdžių kiekiui yra didesnis nei esant mažam trukdžių kiekiui. Todėl remiksavimas padeda pagerinti tiesiškumą.

Tai atitinka C nagrinėjimą MZM RC modelyje, taip pat reikėtų atsižvelgti į R įtaką. Toliau pateikta CDR3 kitimo kreivė, priklausomai nuo nuosekliosios varžos. Matyti, kad kuo mažesnė nuoseklioji varža, tuo didesnė CDR3.

Galiausiai, silicio moduliatoriaus poveikis nebūtinai yra blogesnis nei LiNbO3. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, CDR3silicio moduliatoriusbus didesnis nei LiNbO3, esant visiškam poslinkiui, tinkamai suprojektavus moduliatoriaus struktūrą ir ilgį. Bandymo sąlygos išlieka pastovios.

Apibendrinant galima teigti, kad silicio šviesos moduliatoriaus konstrukcinį dizainą galima tik sušvelninti, o ne išgydyti, ir ar jį tikrai galima naudoti FMCW sistemoje, reikia eksperimentiškai patikrinti. Jei tai tikrai įmanoma, tuomet galima pasiekti siųstuvo-imtuvo integraciją, kuri turi privalumų mažinant didelio masto sąnaudas.