Modulator Optik Silikon untuk FMCW

Modulator Optik Silikonuntuk FMCW

Seperti yang kita semua tahu, salah satu komponen terpenting dalam sistem LIDAR berbasis FMCW adalah modulator linearitas tinggi. Prinsip kerjanya ditunjukkan pada gambar berikut: menggunakanModulator DP-IQberdasarkanmodulasi sideband tunggal (SSB), bagian atas dan bawahMZMBekerja di Null Point, di jalan dan di bawah pita samping WC+WM dan WC-WM, WM adalah frekuensi modulasi, tetapi pada saat yang sama saluran yang lebih rendah memperkenalkan perbedaan fase 90 derajat, dan akhirnya cahaya WC-WM dibatalkan, hanya istilah pergeseran frekuensi WC+WM. Pada Gambar B, LR Blue adalah sinyal kicauan FM lokal, RX Orange adalah sinyal yang dipantulkan, dan karena efek Doppler, sinyal beat akhir menghasilkan F1 dan F2.

Jarak dan kecepatannya adalah:

Berikut ini adalah sebuah artikel yang diterbitkan oleh Universitas Shanghai Jiaotong pada tahun 2021, tentangSSBgenerator yang menerapkan FMCW berdasarkanModulator Cahaya Silikon.

Kinerja MZM ditampilkan sebagai berikut: Perbedaan kinerja modulator lengan atas dan bawah relatif besar. Rasio penolakan sideband pembawa berbeda dengan laju modulasi frekuensi, dan efeknya akan menjadi lebih buruk seiring dengan meningkatnya frekuensi.

Pada gambar berikut, hasil uji sistem LIDAR menunjukkan bahwa A/B adalah sinyal ketukan pada kecepatan yang sama dan pada jarak yang berbeda, dan C/D adalah sinyal ketukan pada jarak yang sama dan pada kecepatan yang berbeda. Hasil tes mencapai 15mm dan 0,775m /s.

Di sini, hanya aplikasi silikonmodulator optikuntuk FMCW dibahas. Pada kenyataannya, efek modulator optik silikon tidak sebagusModulator Lino3, terutama karena dalam modulator optik silikon, kapasitansi perubahan/koefisien penyerapan fase/persimpangan adalah non-linear dengan perubahan tegangan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Yaitu,

Hubungan daya output darialat modulasiSistem adalah sebagai berikut
Hasilnya adalah detuning orde tinggi:

Ini akan menyebabkan perluasan sinyal frekuensi ketukan dan penurunan rasio sinyal-ke-noise. Jadi apa cara untuk meningkatkan linearitas modulator cahaya silikon? Di sini kita hanya membahas karakteristik perangkat itu sendiri, dan tidak membahas skema kompensasi menggunakan struktur tambahan lainnya.
Salah satu alasan untuk non-linearitas fase modulasi dengan tegangan adalah bahwa medan cahaya dalam pandu gelombang berada dalam distribusi parameter berat dan cahaya yang berbeda dan laju perubahan fase berbeda dengan perubahan tegangan. Seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Wilayah penipisan dengan gangguan berat berubah kurang dari itu dengan gangguan cahaya.

Gambar berikut menunjukkan kurva perubahan dari tid distorsi intermodulasi orde ketiga dan distorsi harmonik orde kedua SHD dengan konsentrasi kekacauan, yaitu frekuensi modulasi. Dapat dilihat bahwa kemampuan penindasan detuning untuk kekacauan berat lebih tinggi dari pada kekacauan cahaya. Oleh karena itu, remixing membantu meningkatkan linearitas.

Di atas setara dengan mempertimbangkan C dalam model RC MZM, dan pengaruh R juga harus dipertimbangkan. Berikut ini adalah kurva perubahan CDR3 dengan resistansi seri. Dapat dilihat bahwa semakin kecil resistensi seri, semakin besar CDR3.

Last but not least, efek dari modulator silikon tidak selalu lebih buruk dari pada Linbo3. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, CDR3 darimodulator silikonakan lebih tinggi dari linbo3 dalam kasus bias penuh melalui desain yang wajar dari struktur dan panjang modulator. Kondisi pengujian tetap konsisten.

Singkatnya, desain struktural modulator cahaya silikon hanya dapat dikurangi, tidak disembuhkan, dan apakah itu benar-benar dapat digunakan dalam sistem FMCW membutuhkan verifikasi eksperimental, jika dapat benar-benar, maka ia dapat mencapai integrasi transceiver, yang memiliki keunggulan untuk pengurangan biaya skala besar.