Modulator optik silikon untuk FMCW

Modulator optik silikonuntuk FMCW

Seperti yang kita ketahui, salah satu komponen terpenting dalam sistem Lidar berbasis FMCW adalah modulator linearitas tinggi. Prinsip kerjanya ditunjukkan pada gambar berikut:Modulator DP-IQberdasarkanModulasi pita sisi tunggal (SSB), atas dan bawahMZMbekerja pada titik nol, di jalan dan di sepanjang 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 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 ini adalah artikel yang diterbitkan oleh Universitas Jiaotong Shanghai pada tahun 2021, tentangSSBgenerator yang menerapkan FMCW berdasarkanmodulator cahaya silikon.

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

Pada gambar berikut, hasil pengujian 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 pengujian mencapai 15 mm dan 0,775 m/s.

Di sini hanya aplikasi silikonmodulator optikuntuk FMCW dibahas. Pada kenyataannya, efek modulator optik silikon tidak sebaikModulator LiNO3, terutama karena pada modulator optik silikon, perubahan fase/koefisien penyerapan/kapasitansi sambungan bersifat non-linier terhadap 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 pelebaran sinyal frekuensi ketukan dan penurunan rasio sinyal terhadap derau. Jadi, bagaimana cara meningkatkan linearitas modulator cahaya silikon? Di sini, kami 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 ringan yang berbeda dan laju perubahan fase berbeda dengan perubahan tegangan. Seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Daerah penipisan dengan interferensi berat berubah lebih sedikit daripada yang dengan interferensi ringan.

Gambar berikut menunjukkan kurva perubahan distorsi intermodulasi orde ketiga TID dan distorsi harmonik orde kedua SHD dengan konsentrasi kekacauan, yaitu frekuensi modulasi. Dapat dilihat bahwa kemampuan penekanan detuning untuk kekacauan berat lebih tinggi daripada untuk 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 ini adalah kurva perubahan CDR3 dengan resistansi seri. Dapat dilihat bahwa semakin kecil resistansi seri, semakin besar CDR3.

Terakhir, efek modulator silikon tidak selalu lebih buruk daripada LiNbO3. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, CDR3 darimodulator silikonakan lebih tinggi daripada LiNbO3 jika bias penuh melalui desain struktur dan panjang modulator yang wajar. 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 perlu verifikasi eksperimental, jika benar-benar dapat, maka dapat mencapai integrasi transceiver, yang memiliki keuntungan untuk pengurangan biaya skala besar.