Silikon optik modülatörFMCW için
Hepimizin bildiği gibi, FMCW tabanlı Lidar sistemlerindeki en önemli bileşenlerden biri yüksek doğrusal modülatördür. Çalışma prensibi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir: KullanarakDP-IQ modülatörütemellitek taraflı bant modülasyonu (SSB)üst ve altMZMSıfır noktasında, yolda ve wc+wm ve WC-WM'nin yan bantlarında çalışma yapılır; wm modülasyon frekansıdır, ancak aynı zamanda alt kanal 90 derecelik faz farkı oluşturur ve sonunda WC-WM'nin ışığı iptal edilir, sadece wc+wm'nin frekans kayması terimi kalır. Şekil b'de, LR mavi yerel FM chirp sinyalidir, RX turuncu yansıyan sinyaldir ve Doppler etkisi nedeniyle, son vuruş sinyali f1 ve f2'yi üretir.
Mesafe ve hız şöyledir:
Aşağıda, Şanghay Jiaotong Üniversitesi tarafından 2021 yılında yayınlanan bir makale yer almaktadır.SSBFMCW'yi temel alan jeneratörlersilikon ışık modülatörleri.
MZM'nin performansı aşağıdaki gibidir: Üst ve alt kol modülatörlerinin performans farkı nispeten büyüktür. Taşıyıcı yan bant reddetme oranı frekans modülasyon hızına göre farklılık gösterir ve frekans arttıkça etki daha da kötüleşir.
Aşağıdaki şekilde, Lidar sisteminin test sonuçları gösterilmektedir; a/b aynı hızda ve farklı mesafelerde elde edilen vuruş sinyalini, c/d ise aynı mesafede ve farklı hızlarda elde edilen vuruş sinyalini temsil etmektedir. Test sonuçları sırasıyla 15 mm ve 0,775 m/s'ye ulaşmıştır.
Burada sadece silikon uygulaması söz konusudur.optik modülatörFMCW için tartışılmaktadır. Gerçekte, silikon optik modülatörün etkisi, diğerlerinin etkisi kadar iyi değildir.LiNO3 modülatörüBunun başlıca nedeni, silikon optik modülatörde faz değişimi/absorpsiyon katsayısı/eklem kapasitesinin aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi voltaj değişimiyle doğrusal olmamasıdır:
Yani,
Çıkış gücü ilişkisimodülatörSistem aşağıdaki gibidir.
Sonuç yüksek dereceli bir ayarsızlıktır:
Bu durum, vuruş frekansı sinyalinin genişlemesine ve sinyal-gürültü oranının azalmasına neden olacaktır. Peki silikon ışık modülatörünün doğrusallığını iyileştirmenin yolu nedir? Burada sadece cihazın kendi özelliklerini ele alıyoruz ve diğer yardımcı yapılar kullanılarak yapılan telafi şemasını tartışmıyoruz.
Modülasyon fazının gerilimle doğrusal olmamasının nedenlerinden biri, dalga kılavuzundaki ışık alanının ağır ve hafif parametrelerin farklı dağılımlarına sahip olması ve faz değişim hızının gerilim değişimine bağlı olarak farklı olmasıdır. Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, ağır girişimli tükenme bölgesi, hafif girişimli tükenme bölgesine göre daha az değişir.
Aşağıdaki şekil, üçüncü dereceden ara modülasyon bozulması (TID) ve ikinci dereceden harmonik bozulma (SHD) değerlerinin, parazit yoğunluğuna, yani modülasyon frekansına bağlı olarak değişim eğrilerini göstermektedir. Görüldüğü gibi, yoğun parazit durumunda detuning'in bastırma yeteneği, hafif parazit durumuna göre daha yüksektir. Bu nedenle, yeniden karıştırma (remixing) doğrusallığı iyileştirmeye yardımcı olur.
Yukarıdakiler, MZM'nin RC modelinde C'yi dikkate almaya eşdeğerdir ve R'nin etkisi de göz önünde bulundurulmalıdır. Aşağıda, seri dirençle CDR3'ün değişim eğrisi verilmiştir. Seri direncin ne kadar küçük olursa, CDR3'ün o kadar büyük olduğu görülebilir.
Son olarak, silikon modülatörün etkisi LiNbO3'ün etkisinden mutlaka daha kötü değildir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, CDR3'ünsilikon modülatörModülatörün yapısının ve uzunluğunun makul bir şekilde tasarlanması durumunda, tam önyargı durumunda LiNbO3'ünkinden daha yüksek olacaktır. Test koşulları tutarlı kalır.
Özetle, silikon ışık modülatörünün yapısal tasarımındaki sorunlar yalnızca hafifletilebilir, tamamen giderilemez ve FMCW sisteminde gerçekten kullanılıp kullanılamayacağı deneysel olarak doğrulanmalıdır; eğer gerçekten kullanılabilirse, alıcı-verici entegrasyonu sağlanabilir ki bu da büyük ölçekli maliyet düşürme açısından avantajlar sunar.
Yayın tarihi: 18 Mart 2024