Modulatur ottiku tas-silikon għal FMCW

Modulatur ottiku tas-silikongħall-FMCW

Kif nafu lkoll, wieħed mill-aktar komponenti importanti fis-sistemi Lidar ibbażati fuq FMCW huwa l-modulatur ta 'linearità għolja. Il-prinċipju tax-xogħol tiegħu huwa muri fil-figura li ġejja: L-użuModulatur DP-IQibbażatimodulazzjoni tal-banda tal-ġenb waħda (SSB), il-fuq u t'isfelMZMtaħdem f'punt null, fit-triq u 'l isfel mill-faxxa tal-ġenb ta' wc + wm u WC-WM, wm hija l-frekwenza tal-modulazzjoni, iżda fl-istess ħin il-kanal t'isfel jintroduċi differenza fil-fażi ta '90 grad, u finalment id-dawl ta' WC-WM hija kkanċellata, it-terminu tal-bidla tal-frekwenza biss ta 'wc+wm. Fil-Figura b, LR blu huwa s-sinjal lokali FM chirp, RX oranġjo huwa s-sinjal rifless, u minħabba l-effett Doppler, is-sinjal taħbit finali jipproduċi f1 u f2.

Id-distanza u l-veloċità huma:

Dan li ġej huwa artiklu ppubblikat mill-Università ta 'Shanghai Jiaotong fl-2021, madwarSSBġeneraturi li jimplimentaw FMCW ibbażati fuqmodulaturi tad-dawl tas-silikon.

Il-prestazzjoni ta 'MZM hija murija kif ġej: Id-differenza fil-prestazzjoni tal-modulaturi ta' fuq u t'isfel tad-driegħ hija relattivament kbira. Il-proporzjon tar-rifjut tal-banda tal-ġenb tat-trasportatur huwa differenti bir-rata tal-modulazzjoni tal-frekwenza, u l-effett se jsir agħar hekk kif tiżdied il-frekwenza.

Fil-figura li ġejja, ir-riżultati tat-test tas-sistema Lidar juru li a/b huwa s-sinjal tat-taħbit bl-istess veloċità u f'distanzi differenti, u c/d huwa s-sinjal tat-taħbit fl-istess distanza u b'veloċitajiet differenti. Ir-riżultati tat-test laħqu 15mm u 0.775m / s.

Hawnhekk, biss l-applikazzjoni tas-silikonmodulatur ottikugħall-FMCW hija diskussa. Fir-realtà, l-effett tal-modulatur ottiku tas-silikon mhuwiex tajjeb daqs dak ta 'Modulatur LiNO3, prinċipalment minħabba li fil-modulatur ottiku tas-silikon, il-bidla fil-fażi/koeffiċjent ta 'assorbiment/capacitance tal-junction mhix lineari mal-bidla fil-vultaġġ, kif muri fil-figura hawn taħt:

Jiġifieri

Ir-relazzjoni tal-qawwa tal-ħruġ tal-modulatursistema hija kif ġej
Ir-riżultat huwa detuning ta 'ordni għoli:

Dawn se jikkawżaw it-twessigħ tas-sinjal tal-frekwenza tat-taħbit u t-tnaqqis tal-proporzjon tas-sinjal għall-ħoss. Allura x'inhu l-mod kif tittejjeb il-linearità tal-modulatur tad-dawl tas-silikon? Hawnhekk niddiskutu biss il-karatteristiċi tal-apparat innifsu, u ma niddiskutux l-iskema ta 'kumpens billi tuża strutturi awżiljarji oħra.
Waħda mir-raġunijiet għan-nuqqas ta 'linearità tal-fażi ta' modulazzjoni b'vultaġġ hija li l-kamp ħafif fil-waveguide huwa f'distribuzzjoni differenti ta 'parametri tqal u ħfief u r-rata tal-bidla tal-fażi hija differenti bil-bidla tal-vultaġġ. Kif muri fl-istampa li ġejja. Ir-reġjun tat-tnaqqis b'interferenza qawwija jinbidel inqas minn dak b'interferenza ħafifa.

Il-figura li ġejja turi l-kurvi tal-bidla tad-distorsjoni tal-intermodulazzjoni tat-tielet ordni TID u d-distorsjoni armonika tat-tieni ordni SHD bil-konċentrazzjoni tal-eki mhux mixtieqa, jiġifieri l-frekwenza tal-modulazzjoni. Jista 'jidher li l-abbiltà ta' soppressjoni tad-detuning għal imbarazz tqil hija ogħla minn dik għal imbarazz ħafif. Għalhekk, it-taħlit mill-ġdid jgħin biex tittejjeb il-linearità.

Dan ta 'hawn fuq huwa ekwivalenti għall-konsiderazzjoni ta' C fil-mudell RC ta 'MZM, u l-influwenza ta' R għandha titqies ukoll. Dan li ġej huwa l-kurva tal-bidla ta 'CDR3 bir-reżistenza tas-serje. Wieħed jista 'jara li l-iżgħar ir-reżistenza tas-serje, l-akbar is-CDR3.

L-aħħar iżda mhux l-inqas, l-effett tal-modulatur tas-silikon mhuwiex neċessarjament agħar minn dak ta 'LiNbO3. Kif muri fil-figura hawn taħt, CDR3 tal-modulatur tas-silikonse jkun ogħla minn dak ta 'LiNbO3 fil-każ ta' preġudizzju sħiħ permezz ta 'disinn raġonevoli tal-istruttura u t-tul tal-modulatur. Il-kundizzjonijiet tat-test jibqgħu konsistenti.

Fil-qosor, id-disinn strutturali tal-modulatur tad-dawl tas-silikon jista 'jiġi mtaffi biss, mhux vulkanizzat, u jekk jistax verament jintuża fis-sistema FMCW jeħtieġ verifika sperimentali, jekk jista' jkun verament, allura jista 'jikseb integrazzjoni transceiver, li għandha vantaġġi għal tnaqqis fl-ispejjeż fuq skala kbira.