Modulator optik silikon kanggo FMCW

Modulator optik silikonkanggo FMCW

Kaya sing wis dingerteni, salah sawijining komponen sing paling penting ing sistem Lidar berbasis FMCW yaiku modulator linearitas dhuwur. Prinsip kerjane ditampilake ing gambar ing ngisor iki: NggunakakeModulator DP-IQadhedhasarSingle sideband modulation (SSB), ndhuwur lan ngisorMZMbisa ing titik null, ing dalan lan mudhun band sisih wc + wm lan WC-WM, wm punika frekuensi modulasi, nanging ing wektu sing padha saluran ngisor introduce 90 derajat beda phase, lan pungkasanipun cahya saka WC-WM dibatalake, mung istilah shift frekuensi wc + wm. Ing Gambar b, LR biru minangka sinyal chirp FM lokal, RX oranye minangka sinyal sing dibayangke, lan amarga efek Doppler, sinyal beat pungkasan ngasilake f1 lan f2.

Jarak lan kacepetan yaiku:

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

Kinerja MZM ditampilake ing ngisor iki: Bedane kinerja modulator lengen ndhuwur lan ngisor relatif gedhe. Rasio penolakan sideband operator beda karo tingkat modulasi frekuensi, lan efek bakal dadi luwih elek nalika frekuensi mundhak.

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

Ing kene, mung aplikasi silikonmodulator optikkanggo FMCW rembugan. Ing kasunyatan, efek modulator optik silikon ora apik kaya singModulator LiNO3, utamané amarga ing modulator optik silikon, owah-owahan phase / koefisien panyerepan / prapatan kapasitansi non-linear karo owah-owahan voltase, minangka ditampilake ing gambar ngisor iki:

yaiku,

Hubungan daya output sakamodulatorsistem kaya ing ngisor iki
Asil punika detuning urutan dhuwur:

Iki bakal nyebabake nyebarake sinyal frekuensi beat lan nyuda rasio sinyal-kanggo-noise. Dadi apa cara kanggo nambah linearitas modulator cahya silikon? Ing kene kita mung ngrembug karakteristik piranti kasebut, lan ora ngrembug skema ganti rugi nggunakake struktur tambahan liyane.
Salah sawijining alasan kanggo non-linearitas fase modulasi kanthi voltase yaiku lapangan cahya ing pandu gelombang ing distribusi paramèter abot lan cahya 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-owahan kurang saka interferensi entheng.

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

Ing ndhuwur iku padha karo considering C ing model RC MZM, lan pengaruh R uga kudu dianggep. Ing ngisor iki kurva owah-owahan CDR3 kanthi resistensi seri. Bisa dideleng manawa resistensi seri luwih cilik, luwih gedhe CDR3.

Paling ora, efek modulator silikon ora mesthi luwih elek tinimbang LiNbO3. Minangka ditampilake ing tokoh ngisor, CDR3 sakamodulator silikonbakal luwih dhuwur tinimbang LiNbO3 ing kasus bias lengkap liwat desain cukup struktur lan dawa modulator. Kondisi tes tetep konsisten.

Ing ringkesan, desain struktur modulator cahya silikon mung bisa dikurangi, ora diobati, lan manawa bisa digunakake ing sistem FMCW mbutuhake verifikasi eksperimen, yen bisa tenan, mula bisa entuk integrasi transceiver, sing duwe kaluwihan. kanggo nyuda biaya gedhe-gedhe.