Modulatur ottiku tas-silikon għall-FMCW

Modulatur ottiku tas-silikongħall-FMCW

Kif nafu lkoll, wieħed mill-aktar komponenti importanti fis-sistemi Lidar ibbażati fuq l-FMCW huwa l-modulatur ta' linearità għolja. Il-prinċipju ta' ħidma tiegħu jidher fil-figura li ġejja: Bl-użu ta'Modulatur DP-IQibbażatmodulazzjoni ta' bandwidth waħda (SSB), il-parti ta' fuq u t'isfelMZMJaħdem f'punt null, fit-triq u 'l isfel fil-medda 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 jiġi kkanċellat, biss it-terminu tal-bidla fil-frekwenza ta' wc+wm. Fil-Figura b, LR blu huwa s-sinjal lokali taċ-ċirp tal-FM, RX oranġjo huwa s-sinjal rifless, u minħabba l-effett Doppler, is-sinjal tat-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, dwarSSBġeneraturi li jimplimentaw l-FMCW ibbażat fuqmodulaturi tad-dawl tas-silikon.

Il-prestazzjoni tal-MZM hija murija kif ġej: Id-differenza fil-prestazzjoni tal-modulaturi tad-driegħ ta' fuq u t'isfel hija relattivament kbira. Il-proporzjon ta' rifjut tal-banda tal-ġenb tat-trasportatur huwa differenti bir-rata ta' modulazzjoni tal-frekwenza, u l-effett se jiggrava 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, l-applikazzjoni tas-silikon bissmodulatur ottikugħall-FMCW huwa diskuss. Fir-realtà, l-effett tal-modulatur ottiku tas-silikon mhuwiex tajjeb daqs dak ta'Modulatur tal-LiNO3, prinċipalment minħabba li fil-modulatur ottiku tas-silikon, il-bidla fil-fażi/koeffiċjent tal-assorbiment/kapaċitanza tal-ġunzjoni mhijiex lineari mal-bidla fil-vultaġġ, kif muri fil-figura hawn taħt:

Jiġifieri,

Ir-relazzjoni tal-qawwa tal-ħruġ tal-modulaturis-sistema hija kif ġej
Ir-riżultat huwa detuning ta' ordni għolja:

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' kumpensazzjoni bl-użu ta' strutturi awżiljarji oħra.
Waħda mir-raġunijiet għan-non-linearità tal-fażi tal-modulazzjoni bil-vultaġġ hija li l-kamp tad-dawl fil-gwida tal-mewġ għandu 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 tad-dawl.

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-clutter, jiġifieri, il-frekwenza tal-modulazzjoni. Jista' jidher li l-abbiltà ta' soppressjoni tad-detuning għal clutter tqil hija ogħla minn dik għal clutter ħafif. Għalhekk, it-taħlit mill-ġdid jgħin biex titjieb il-linearità.

Dan ta' hawn fuq huwa ekwivalenti għall-konsiderazzjoni ta' C fil-mudell RC ta' MZM, u l-influwenza ta' R għandha tiġi kkunsidrata wkoll. Din li ġejja hija l-kurva tal-bidla ta' CDR3 bir-reżistenza tas-serje. Jista' jidher li iktar ma tkun żgħira r-reżistenza tas-serje, iktar ikun kbir is-CDR3.

Fl-aħħar iżda mhux l-inqas, l-effett tal-modulatur tas-silikon mhux neċessarjament agħar minn dak ta' LiNbO3. Kif muri fil-figura t'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' biss jiġi mitigat, mhux imfejjaq, u jekk jistax verament jintuża fis-sistema FMCW jeħtieġ verifika sperimentali, jekk jista' jkun verament, allura jista' jikseb integrazzjoni tat-transceiver, li għandha vantaġġi għal tnaqqis fl-ispejjeż fuq skala kbira.