Modulator optik silikonuntuk FMCW
Seperti kita ketahui bersama, 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), atas dan bawahMZMbekerja pada titik nol, di jalan dan di bawah pita samping wc+wm dan WC-WM, wm adalah frekuensi modulasi, tetapi pada saat yang sama saluran bawah memperkenalkan perbedaan fasa 90 derajat, dan akhirnya lampu WC-WM dibatalkan, hanya suku pergeseran frekuensi wc+wm. Pada Gambar b, LR biru adalah sinyal kicauan FM lokal, RX oranye adalah sinyal pantulan, dan karena efek Doppler, sinyal ketukan akhir menghasilkan f1 dan f2.
Jarak dan kecepatannya adalah:
Berikut artikel yang diterbitkan oleh Shanghai Jiaotong University pada tahun 2021 tentangSSBgenerator yang mengimplementasikan FMCW berdasarkanmodulator cahaya silikon.
Kinerja MZM ditunjukkan sebagai berikut: Perbedaan kinerja modulator lengan atas dan bawah relatif besar. Rasio penolakan pita sisi pembawa berbeda dengan tingkat modulasi frekuensi, dan efeknya akan menjadi lebih buruk dengan meningkatnya frekuensi.
Pada gambar berikut, hasil pengujian sistem Lidar menunjukkan bahwa a/b merupakan sinyal ketukan pada kecepatan yang sama dan jarak yang berbeda, dan c/d adalah sinyal ketukan pada jarak yang sama dan kecepatan yang berbeda. Hasil pengujiannya mencapai 15mm dan 0,775m/s.
Di sini, hanya penerapan silikonmodulator optikuntuk FMCW dibahas. Pada kenyataannya, efek modulator optik silikon tidak sebaik itumodulator LiNO3, terutama karena dalam modulator optik silikon, perubahan fasa/koefisien serapan/kapasitansi sambungan tidak linier dengan perubahan tegangan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Yaitu,
Hubungan daya keluaran darialat modulasisistemnya adalah sebagai berikut
Hasilnya adalah detuning tingkat tinggi:
Hal ini akan menyebabkan perluasan sinyal frekuensi ketukan dan penurunan rasio signal-to-noise. Jadi bagaimana cara meningkatkan linearitas modulator cahaya silikon? Di sini kita hanya membahas karakteristik perangkat itu sendiri, dan tidak membahas skema kompensasi dengan menggunakan struktur tambahan lainnya.
Salah satu alasan ketidaklinieran fasa modulasi dengan tegangan adalah bahwa medan cahaya pada pandu gelombang berada pada distribusi parameter berat dan ringan yang berbeda serta laju perubahan fasa berbeda dengan perubahan tegangan. Seperti terlihat pada gambar berikut. Daerah penipisan dengan gangguan berat mengalami perubahan yang lebih sedikit dibandingkan daerah dengan gangguan ringan.
Gambar berikut menunjukkan kurva perubahan TID distorsi intermodulasi orde ketiga dan SHD distorsi harmonik orde kedua dengan konsentrasi kekacauan, yaitu frekuensi modulasi. Dapat dilihat bahwa kemampuan penekanan detuning untuk kekacauan berat lebih tinggi dibandingkan dengan kekacauan ringan. Oleh karena itu, remixing membantu meningkatkan linearitas.
Hal di atas setara dengan mempertimbangkan C dalam model RC MZM, dan pengaruh R juga harus dipertimbangkan. Berikut kurva perubahan CDR3 dengan resistansi serinya. Terlihat semakin kecil resistansi seri maka CDR3 semakin besar.
Yang terakhir, efek modulator silikon belum tentu lebih buruk dibandingkan LiNbO3. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, CDR3 darimodulator silikonakan lebih tinggi dari LiNbO3 dalam kasus bias penuh melalui desain struktur dan panjang modulator yang masuk akal. Kondisi pengujian tetap konsisten.
Singkatnya, desain struktural modulator cahaya silikon hanya dapat dimitigasi, tidak disembuhkan, dan apakah benar-benar dapat digunakan dalam sistem FMCW memerlukan verifikasi eksperimental, jika benar, maka dapat mencapai integrasi transceiver, yang memiliki kelebihan untuk pengurangan biaya skala besar.
Waktu posting: 18 Maret 2024