FMCW için silikon optik modülatör

Silikon optik modülatörFMCW için

Hepimizin bildiği gibi FMCW tabanlı Lidar sistemlerinin en önemli bileşenlerinden biri yüksek doğrusallık modülatörüdür. Çalışma prensibi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir: KullanımıDP-IQ modülatörütemellitek yan bant modülasyonu (SSB), üst ve altMZMsıfır noktasında, yolda ve wc+wm ve WC-WM'nin yan bandında çalışır, wm modülasyon frekansıdır, ancak aynı zamanda alt kanal 90 derecelik faz farkı sağlar ve son olarak WC-WM'nin ışığını verir iptal edilir, yalnızca wc+wm frekans kaydırma terimi. Şekil b'de, LR mavi yerel FM cıvıltı sinyalidir, RX turuncu yansıyan sinyaldir ve Doppler etkisi nedeniyle son vuruş sinyali f1 ve f2'yi üretir.


Mesafe ve hız:

Aşağıda Şangay Jiaotong Üniversitesi tarafından 2021 yılında yayınlanan bir makale yer almaktadır.SSBFMCW'yi uygulayan üreticilersilikon ışık modülatörleri.

MZM'nin performansı şu şekilde gösterilmektedir: Üst ve alt kol modülatörlerinin performans farkı nispeten büyüktür. Taşıyıcı yan bant reddetme oranı, frekans modülasyon hızına göre farklıdır ve frekans arttıkça etki daha da kötüleşecektir.

Aşağıdaki şekilde Lidar sisteminin test sonuçları a/b'nin aynı hızda ve farklı mesafelerdeki vuruş sinyali, c/d'nin ise aynı mesafede ve farklı hızlardaki vuruş sinyali olduğunu göstermektedir. Test sonuçları 15 mm'ye ve 0,775 m/s'ye ulaştı.

Burada sadece silikon uygulamasıoptik modülatörFMCW için tartışılıyor. Gerçekte silikon optik modülatörün etkisi, silikon optik modülatörün etkisi kadar iyi değildir.LiNO3 modülatörüBunun temel nedeni, silikon optik modülatörde faz değişimi/absorbsiyon katsayısı/kavşak kapasitansının aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi voltaj değişimiyle doğrusal olmamasıdır:

Yani,

Çıkış gücü ilişkisimodülatörsistem şu şekilde
Sonuç, yüksek dereceden bir ayar bozulmasıdır:

Bunlar, vuruş frekansı sinyalinin genişlemesine ve sinyal-gürültü oranının azalmasına neden olacaktır. Peki silikon ışık modülatörünün doğrusallığını geliştirmenin yolu nedir? Burada sadece cihazın özelliklerini tartışıyoruz ve diğer yardımcı yapıları kullanan telafi şemasını tartışmıyoruz.
Modülasyon fazının gerilimle doğrusal olmamasının nedenlerinden biri dalga kılavuzundaki ışık alanının ağır ve hafif parametrelerin farklı dağılımında olması ve gerilimin değişmesiyle faz değişim hızının farklı olmasıdır. Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi. Ağır girişimin olduğu tükenme bölgesi, hafif girişimin olduğu bölgeden daha az değişir.

Aşağıdaki şekil, üçüncü derece modülasyon distorsiyonu TID'sinin ve ikinci derece harmonik distorsiyon SHD'nin parazit konsantrasyonu, yani modülasyon frekansı ile değişim eğrilerini göstermektedir. Ağır parazit için ayar bozucunun bastırma yeteneğinin hafif parazite göre daha yüksek olduğu görülmektedir. Bu nedenle yeniden karıştırma doğrusallığın iyileştirilmesine yardımcı olur.

Yukarıdakiler, MZM'nin RC modelinde C'yi dikkate almaya eşdeğerdir ve R'nin etkisi de dikkate alınmalıdır. Aşağıda CDR3'ün seri dirençli değişim eğrisi bulunmaktadır. Seri direnç ne kadar küçük olursa CDR3'ün o kadar büyük olduğu görülebilir.

Son olarak, silikon modülatörün etkisinin mutlaka LiNbO3'ün etkisinden daha kötü olması gerekmiyor. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi CDR3'ünsilikon modülatörModülatörün yapısının ve uzunluğunun makul tasarımı sayesinde tam öngerilim durumunda LiNbO3'ünkinden daha yüksek olacaktır. Test koşulları tutarlı kalır.

Özetle, silikon ışık modülatörünün yapısal tasarımı iyileştirilemez, yalnızca hafifletilebilir ve FMCW sisteminde gerçekten kullanılıp kullanılamayacağı deneysel doğrulamaya ihtiyaç duyar, eğer gerçekten kullanılabiliyorsa o zaman alıcı-verici entegrasyonunu sağlayabilir, bu da avantajları vardır Büyük ölçekli maliyet azaltımı için.


Gönderim zamanı: Mart-18-2024