Silicium optisk modulatorfor FMCW
Som vi alle ved, er en af de vigtigste komponenter i FMCW-baserede Lidar-systemer højlinearitetsmodulatoren. Dens arbejdsprincip er vist i følgende figur: BrugDP-IQ modulatorbaseretenkelt sidebåndsmodulation (SSB), den øverste og nedersteMZMarbejde ved nulpunktet, på vejen og ned ad sidebåndet af wc+wm og WC-WM, wm er modulationsfrekvensen, men samtidig introducerer den nederste kanal 90 graders faseforskel, og endelig lyset fra WC-WM er annulleret, kun frekvensforskydningsleddet for wc+wm. I figur b er LR blå det lokale FM chirp-signal, RX orange er det reflekterede signal, og på grund af Doppler-effekten producerer slutslagsignalet f1 og f2.
Afstanden og hastigheden er:
Følgende er en artikel udgivet af Shanghai Jiaotong University i 2021, omSSBgeneratorer, der implementerer FMCW baseret påsilicium lysmodulatorer.
Ydeevnen af MZM er vist som følger: Ydeevneforskellen på over- og underarmsmodulatorer er relativt stor. Bærebølgesidebåndsafvisningsforholdet er forskelligt med frekvensmodulationshastigheden, og effekten vil blive værre, når frekvensen stiger.
I den følgende figur viser testresultaterne af Lidar-systemet, at a/b er slagsignalet ved samme hastighed og ved forskellige afstande, og c/d er slagsignalet ved samme afstand og ved forskellige hastigheder. Testresultaterne nåede 15 mm og 0,775 m/s.
Her kun påføring af siliciumoptisk modulatorfor FMCW diskuteres. I virkeligheden er effekten af silicium optisk modulator ikke så god somLiNO3 modulator, hovedsageligt fordi i silicium optisk modulator er faseændringen/absorptionskoefficienten/forbindelseskapacitansen ikke-lineær med spændingsændringen, som vist i figuren nedenfor:
det vil sige
Udgangseffektforholdet formodulatorsystemet er som følger
Resultatet er en afstemning af høj orden:
Disse vil forårsage udvidelsen af beat-frekvenssignalet og faldet i signal-til-støj-forholdet. Så hvad er vejen til at forbedre lineariteten af siliciumlysmodulatoren? Her diskuterer vi kun egenskaberne ved selve enheden og diskuterer ikke kompensationsordningen ved hjælp af andre hjælpestrukturer.
En af grundene til den ikke-linearitet af moduleringsfasen med spænding er, at lysfeltet i bølgelederen er i forskellig fordeling af tunge og lette parametre, og faseændringshastigheden er forskellig med spændingsændringen. Som vist på det følgende billede. Udtømningsområdet med kraftig interferens ændres mindre end det med let interferens.
Den følgende figur viser ændringskurverne for tredjeordens intermodulationsforvrængning TID og andenordens harmoniske forvrængning SHD med koncentrationen af clutter, det vil sige modulationsfrekvensen. Det kan ses, at undertrykkelsesevnen af afstemningen for tungt clutter er højere end for let clutter. Derfor hjælper remixing med at forbedre lineariteten.
Ovenstående svarer til at overveje C i RC-modellen af MZM, og indflydelsen af R bør også overvejes. Det 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 i figuren nedenfor, CDR3 afsilicium modulatorvil være højere end LiNbO3 i tilfælde af fuld bias gennem rimelig design af strukturen og længden af modulatoren. Testbetingelserne forbliver konsistente.
Sammenfattende kan det strukturelle design af siliciumlysmodulatoren kun afbødes, ikke hærdes, og om det virkelig kan bruges i FMCW-systemet kræver eksperimentel verifikation, hvis det virkelig kan være det, så kan det opnå transceiver-integration, hvilket har fordele til storstilet omkostningsreduktion.
Post tid: Mar-18-2024