Modulatore ottico al silicioper FMCW
Come tutti sappiamo, uno dei componenti più importanti nei sistemi LIDAR a base di FMCW è il modulatore ad alta linearità. Il suo principio di lavoro è mostrato nella seguente figura: UtilizzoModulatore DP-IQbasatoModulazione a banda laterale singola (SSB), la parte superiore e inferioreMZMLavori a Null Point, sulla strada e giù per la banda laterale di WC+WM e WC-WM, WM è la frequenza di modulazione, ma allo stesso tempo il canale inferiore introduce una differenza di fase di 90 gradi e infine la luce di WC-WM viene annullata, solo il termine del cambio di frequenza di WC+WM. Nella Figura B, LR Blue è il segnale CHIRP FM locale, RX Orange è il segnale riflesso e, a causa dell'effetto Doppler, il segnale di battito finale produce F1 e F2.
La distanza e la velocità sono:
Quello che segue è un articolo pubblicato dalla Shanghai Jiaotong University nel 2021, suSsbgeneratori che implementano FMCW in base aModulatori della luce del silicio.
Le prestazioni di MZM sono mostrate come segue: la differenza di prestazione dei modulatori del braccio superiore e inferiore è relativamente grande. Il rapporto di rifiuto della banda laterale del vettore è diverso con la velocità di modulazione della frequenza e l'effetto peggiorerà all'aumentare della frequenza.
Nella figura seguente, i risultati del test del sistema LIDAR mostrano che A/B è il segnale di battito alla stessa velocità e a distanze diverse, e C/D è il segnale di battito alla stessa distanza e a velocità diverse. I risultati del test hanno raggiunto 15 mm e 0,775 m /s.
Qui, solo l'applicazione del silicioModulatore otticoViene discusso FMCW. In realtà, l'effetto del modulatore ottico al silicio non è buono come quello diModulatore Lino3, principalmente perché nel modulatore ottico al silicio, la capacità di cambiamento/assorbimento di fase/la capacità di giunzione non è lineare con la variazione di tensione, come mostrato nella figura seguente:
Questo è,
La relazione di potenza di output delmodulatoreIl sistema è il seguente
Il risultato è un detuning di alto ordine:
Questi causano l'ampliamento del segnale di frequenza di battito e la diminuzione del rapporto segnale-rumore. Allora, qual è il modo per migliorare la linearità del modulatore della luce del silicio? Qui discutiamo solo le caratteristiche del dispositivo stesso e non discutiamo dello schema di compensazione utilizzando altre strutture ausiliarie.
Uno dei motivi della non linearità della fase di modulazione con tensione è che il campo di luce nella guida d'onda è in diversa distribuzione di parametri pesanti e di luce e il tasso di variazione di fase è diverso con la variazione di tensione. Come mostrato nella seguente immagine. La regione di esaurimento con una forte interferenza cambia meno di quella con interferenza leggera.
La figura seguente mostra le curve di cambiamento della TID di distorsione di intermodulazione del terzo ordine e la distorsione armonica del secondo ordine SHD con la concentrazione del disordine, cioè la frequenza di modulazione. Si può vedere che la capacità di soppressione del detuning per un forte disordine è superiore a quella per il disordine leggero. Pertanto, il remixaggio aiuta a migliorare la linearità.
Quanto sopra è equivalente a considerare C nel modello RC di MZM e anche l'influenza di R dovrebbe essere considerata. Quella che segue è la curva di cambiamento di CDR3 con la resistenza della serie. Si può vedere che minore è la resistenza della serie, maggiore è il CDR3.
Ultimo ma non meno importante, l'effetto del modulatore di silicio non è necessariamente peggiore di quello di Linbo3. Come mostrato nella figura seguente, CDR3 delModulatore di siliciosarà più alto di quello di Linbo3 nel caso di pregiudizi completi attraverso un design ragionevole della struttura e della lunghezza del modulatore. Le condizioni di prova rimangono coerenti.
In sintesi, la progettazione strutturale del modulatore della luce del silicio può essere mitigato, non guarita e se può davvero essere utilizzato nel sistema FMCW necessita di una verifica sperimentale, se può essere davvero, allora può raggiungere l'integrazione del ricetrasmettitore, che ha vantaggi per la riduzione dei costi su larga scala.
Tempo post: marzo-18-2024