Modulator optik silikon kanggo FMCW

Modulator optik silikonkanggo FMCW

Kaya sing wis dingerteni kabeh, salah sawijining komponen sing paling penting ing sistem Lidar berbasis FMCW yaiku modulator linearitas dhuwur. Prinsip kerjane dituduhake ing gambar ing ngisor iki: NggunakakeModulator DP-IQadhedhasarModulasi pita sisi tunggal (SSB), ndhuwur lan ngisorMZMkerjane ing titik nol, ing dalan lan mudhun ing pita sisih wc+wm lan WC-WM, wm minangka frekuensi modulasi, nanging ing wektu sing padha saluran ngisor ngenalake beda fase 90 derajat, lan pungkasane cahya WC-WM dibatalake, mung istilah pergeseran frekuensi wc+wm. Ing Gambar b, biru LR minangka sinyal chirp FM lokal, oranye RX minangka sinyal sing dipantulake, lan amarga efek Doppler, sinyal ketukan pungkasan ngasilake f1 lan f2.

Jarak lan kacepetane yaiku:

Ing ngisor iki minangka artikel sing diterbitake dening Universitas Jiaotong Shanghai ing taun 2021, babaganSSBgenerator sing ngetrapake FMCW adhedhasarmodulator cahya silikon.

Kinerja MZM dituduhake kaya ing ngisor iki: Bedane kinerja modulator lengen ndhuwur lan ngisor relatif gedhe. Rasio penolakan pita sisi pembawa beda karo tingkat modulasi frekuensi, lan efek kasebut bakal saya parah nalika frekuensi mundhak.

Ing gambar ing ngisor iki, asil tes sistem Lidar nuduhake yen a/b minangka sinyal denyut kanthi kecepatan sing padha lan ing jarak sing beda, lan c/d minangka sinyal denyut kanthi jarak sing padha lan ing kecepatan sing beda. Asil tes tekan 15mm lan 0,775m/s.

Ing kene, mung aplikasi silikonmodulator optikkanggo FMCW dibahas. Nyatane, efek modulator optik silikon ora apik kayaModulator LiNO3, utamane amarga ing modulator optik silikon, koefisien owah-owahan fase/serapan/kapasitansi sambungan ora linier karo owah-owahan voltase, kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki:

Yaiku,

Hubungan daya output sakamodulatorsistem kaya ing ngisor iki
Asilé yaiku detuning orde dhuwur:

Iki bakal nyebabake pelebaran sinyal frekuensi denyut lan penurunan rasio signal-to-noise. Dadi kepiye cara kanggo ningkatake linearitas modulator cahya silikon? Ing kene kita mung ngrembug karakteristik piranti kasebut dhewe, lan ora ngrembug skema kompensasi nggunakake struktur bantu liyane.
Salah sawijining alesan kanggo non-linearitas fase modulasi karo voltase yaiku medan cahya ing waveguide ana ing distribusi parameter abot lan entheng sing beda lan tingkat owah-owahan fase beda karo owah-owahan voltase. Kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki. Wilayah deplesi kanthi gangguan abot owah luwih sithik tinimbang karo gangguan cahya.

Gambar ing ngisor iki nuduhake kurva owah-owahan distorsi intermodulasi urutan katelu TID lan distorsi harmonik urutan kapindho SHD kanthi konsentrasi clutter, yaiku, frekuensi modulasi. Bisa dideleng manawa kemampuan suppresi detuning kanggo clutter abot luwih dhuwur tinimbang kanggo clutter entheng. Mulane, remixing mbantu ningkatake linearitas.

Ing ndhuwur padha karo nimbang C ing model RC MZM, lan pengaruh R uga kudu ditimbang. Ing ngisor iki kurva owah-owahan CDR3 karo resistensi seri. Bisa dideleng yen luwih cilik resistensi seri, luwih gedhe CDR3.

Pungkasan nanging ora kalah penting, efek modulator silikon ora mesthi luwih elek tinimbang LiNbO3. Kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki, CDR3 sakamodulator silikonbakal luwih dhuwur tinimbang LiNbO3 ing kasus bias lengkap liwat desain struktur lan dawa modulator sing cukup. Kahanan uji tetep konsisten.

Ringkesane, desain struktural modulator cahya silikon mung bisa dikurangi, ora bisa diobati, lan apa pancen bisa digunakake ing sistem FMCW butuh verifikasi eksperimental, yen pancen bisa, mula bisa entuk integrasi transceiver, sing nduweni kaluwihan kanggo pangurangan biaya skala gedhe.