Silicium optisk modulator til FMCW

Silicium optisk modulatorFor FMCW

Som vi alle ved, er en af ​​de vigtigste komponenter i FMCW-baserede LIDAR-systemer den høje linearitetsmodulator. Dens arbejdsprincip vises i følgende figur: Brug afDP-IQ-modulatorbaseretEnkelt sidebåndsmodulation (SSB), den øverste og nedreMZMArbejde på Null Point, On the Road and Down the Side Band of WC+WM og WC-WM, WM er moduleringsfrekvensen, men på samme tid indfører den nederste kanal 90 graders faseforskel, og til sidst er lyset af WC-WM annulleret, kun frekvensskiftet for WC+WM. I figur B er LR Blue det lokale FM Chirp -signal, RX Orange er det reflekterede signal, og på grund af Doppler -effekten producerer det endelige beat -signal F1 og F2.

Afstanden og hastigheden er:

Følgende er en artikel offentliggjort af Shanghai Jiaotong University i 2021, omSSBgeneratorer, der implementerer FMCW baseret påSiliciumlysmodulatorer.

Ydelsen af ​​MZM vises som følger: ydelsesforskellen for øvre og nedre armmodulatorer er relativt stor. Bærerens sidebåndsafstødningsforhold er forskelligt med frekvensmoduleringshastigheden, og effekten vil blive værre, når frekvensen øges.

I det følgende figur viser testresultaterne af LIDAR -systemet, at A/B er beat -signalet med samme hastighed og i forskellige afstande, og C/D er beat -signalet i samme afstand og i forskellige hastigheder. Testresultaterne nåede 15 mm og 0,775 m /s.

Her er det kun anvendelsen af ​​siliciumOptisk modulatorfor FMCW diskuteres. I virkeligheden er effekten af ​​silicium optisk modulator ikke så god som den afLino3 -modulator, hovedsageligt fordi den optiske modulator i silicium er faseændringen/absorptionskoefficienten/forbindelseskapacitansen ikke-lineær med spændingsændringen, som vist i figuren nedenfor:

Det er,

Udgangseffektforholdet forModulatorSystemet er som følger
Resultatet er en afskrivning af høj orden:

Disse vil forårsage udvidelse af Beat-frekvenssignalet og faldet i signal-til-støjforholdet. Så hvad er måden at forbedre lineariteten af ​​Silicon Light -modulatoren? Her diskuterer vi kun egenskaberne ved selve enheden og diskuterer ikke kompensationsordningen ved hjælp af andre hjælpestrukturer.
En af grundene til den ikke-linearitet i modulationsfasen med spænding er, at det lette felt i bølgelederen er i forskellig fordeling af tunge og lette parametre, og faseændringshastigheden er forskellig med spændingsskift. Som vist på det følgende billede. Udtømningsregionen med tunge interferens ændrer sig mindre end med let interferens.

Følgende figur viser ændringskurverne for den tredje orden intermodulation forvrængning TID og den anden ordens harmoniske forvrængning SHD med koncentrationen af ​​rodet, det vil sige moduleringsfrekvensen. Det kan ses, at undertrykkelsesevnen for detuning for tung rod er højere end for let rod. Derfor hjælper remixing med at forbedre linearitet.

Ovenstående svarer til at overveje C i RC -modellen af ​​MZM, og påvirkningen af ​​R bør også overvejes. Følgende er ændringskurven for CDR3 med seriemodstanden. Det kan ses, at jo mindre seriemodstanden er, jo større er CDR3.

Sidst men ikke mindst er effekten af ​​siliciummodulatoren ikke nødvendigvis værre end Linbo3. Som vist på figuren nedenfor, CDR3 afSiliciummodulatorvil være højere end Linbo3 i tilfælde af fuld bias gennem rimelig design af strukturen og længden af ​​modulatoren. Testbetingelser forbliver konsistente.

Sammenfattende kan det strukturelle design af Silicon Light-modulatoren kun afbødes, ikke helbredes, og om det virkelig kan bruges i FMCW-systemet har brug for eksperimentel verifikation, hvis det virkelig kan være, kan det opnå transceiver-integration, som har fordele til storskala omkostningsreduktion.