Silicon opteschen Modulatorfir FMCW
Wéi mir all wëssen, ass ee vun de wichtegste Komponenten an FMCW-baséiert Lidar Systemer den héije Linearitéitsmodulator. Seng Aarbechtsprinzip gëtt an der folgender Figur gewisen: BenotztDP-IQ ModulatorbaséiertSingle Sideband Modulation (SSB), déi iewescht an déi ënneschtMZMAarbecht um Nullpunkt, op der Strooss an erof op d'Säitband vu wc+wm an WC-WM, wm ass d'Modulatiounsfrequenz, awer gläichzäiteg féiert den ënneschten Kanal 90 Grad Phasenënnerscheed a schliisslech d'Liicht vum WC-WM ass annuléiert, nëmmen d'Frequenzverschiebungsterm vu wc+wm. An der Figur b ass LR Blo dat lokalt FM Chirp Signal, RX orange ass dat reflektéiert Signal, a wéinst dem Doppler Effekt produzéiert de Final Beat Signal f1 a f2.
D'Distanz an d'Vitesse sinn:
Déi folgend ass en Artikel publizéiert vun der Shanghai Jiaotong Universitéit am Joer 2021, ongeféierSSBGeneratoren déi FMCW implementéieren baséiert opSilizium Liichtmodulatoren.
D'Performance vun MZM gëtt wéi follegt gewisen: D'Leeschtungsdifferenz vun Uewer- an Ënnerarmmodulatoren ass relativ grouss. De Carrier Sideband Oflehnungsverhältnis ass anescht mat der Frequenzmodulatiounsquote, an den Effekt wäert méi schlëmm ginn wéi d'Frequenz eropgeet.
An der folgender Figur weisen d'Testresultater vum Lidar System datt a / b de Schlagsignal mat der selwechter Geschwindegkeet a bei verschiddenen Distanzen ass, an c / d ass de Schlagsignal op der selwechter Distanz a mat verschiddene Geschwindegkeeten. D'Testresultater erreecht 15mm an 0,775m /s.
Hei nëmmen d'Applikatioun vu Siliziumopteschen modulatorfir FMCW diskutéiert gëtt. A Wierklechkeet ass den Effekt vum Silizium opteschen Modulator net sou gutt wéi dee vumLiNO3 Modulator, haaptsächlech well am Silizium opteschen Modulator ass d'Phaseännerung / Absorptiounskoeffizient / Kräizungskapazitéit net-linear mat der Spannungsännerung, wéi an der Figur hei ënnen gewisen:
Dat ass,
D'Ausgabkraaftverhältnis vun dermodulatorSystem ass wéi follegt
D'Resultat ass eng héich Uerdnung Detuning:
Dës verursaache d'Erweiderung vum Beatfrequenzsignal an d'Ofsenkung vum Signal-to-Geräusch Verhältnis. Also wat ass de Wee fir d'Linearitéit vum Silizium Liichtmodulator ze verbesseren? Hei diskutéiere mir nëmmen d'Charakteristiken vum Apparat selwer, an diskutéieren net de Kompensatiounsschema mat anere Hëllefsstrukturen.
Ee vun de Grënn fir d'Net-Linearitéit vun der Modulatiounsphase mat der Spannung ass datt d'Liichtfeld am Welleguide a verschiddene Verdeelung vu schwéieren a liichte Parameteren ass an d'Phasenännerungsrate ass anescht mat der Spannungsännerung. Wéi an der folgender Bild gewisen. D'Ausbezuelungsregioun mat schwéierem Interferenz ännert sech manner wéi déi mat liichtem Interferenz.
Déi folgend Figur weist d'Verännerungskurven vun der Drëtt-Uerdnung Intermodulatioun Verzerrung TID an der zweeter Uerdnung harmonesch Verzerrung SHD mat der Konzentratioun vun der clutter, dat ass, der Modulatioun Frequenz. Et kann gesi ginn datt d'Ënnerdréckungsfäegkeet vun der Entstéierung fir schwéier Clutter méi héich ass wéi déi fir liicht Clutter. Dofir hëlleft Remixing d'Linearitéit ze verbesseren.
Dat hei uewen ass gläichwäerteg fir C am RC Modell vu MZM ze berücksichtegen, an den Afloss vum R sollt och berücksichtegt ginn. Déi folgend ass d'Verännerungskurve vum CDR3 mat der Serieresistenz. Et kann gesi ginn datt wat méi kleng d'Serieresistenz ass, wat d'CDR3 méi grouss ass.
Lescht awer net zulescht ass den Effekt vum Siliziummodulator net onbedéngt méi schlëmm wéi dee vu LiNbO3. Wéi an der Figur ënnendrënner gewisen, CDR3 vun derSilikonmodulatorwäert méi héich sinn wéi dee vum LiNbO3 am Fall vu voller Viraussetzung duerch raisonnabel Design vun der Struktur an der Längt vum Modulator. Testbedéngungen bleiwen konsequent.
Zesummegefaasst kann de strukturellen Design vum Silizium Liichtmodulator nëmme reduzéiert ginn, net geheelt ginn, an ob et wierklech am FMCW System ka benotzt ginn, brauch experimentell Verifizéierung, wann et wierklech ka sinn, da kann et Transceiver Integratioun erreechen, wat Virdeeler huet fir grouss Käschte Reduktioun.
Post Zäit: Mar-18-2024