Silicium optische modulatorvoor FMCW
Zoals we allemaal weten, is een van de belangrijkste componenten in op FMCW gebaseerde Lidar-systemen de modulator met hoge lineariteit. Het werkingsprincipe wordt weergegeven in de volgende afbeelding: GebruikDP-IQ-modulatorgebaseerdenkele zijbandmodulatie (SSB), de bovenste en ondersteMZMwerk op het nulpunt, onderweg en langs de zijband van wc+wm en WC-WM, wm is de modulatiefrequentie, maar tegelijkertijd introduceert het onderste kanaal een faseverschil van 90 graden, en uiteindelijk het licht van WC-WM wordt geannuleerd, alleen de frequentieverschuivingstermijn van wc+wm. In figuur b is LR blauw het lokale FM-chirpsignaal, RX oranje het gereflecteerde signaal en als gevolg van het Doppler-effect produceert het eindslagsignaal f1 en f2.
De afstand en snelheid zijn:
Het volgende is een artikel gepubliceerd door Shanghai Jiaotong University in 2021, overSSBgeneratoren die FMCW implementeren op basis vansilicium lichtmodulatoren.
De prestaties van MZM worden als volgt weergegeven: Het prestatieverschil tussen boven- en onderarmmodulatoren is relatief groot. De draaggolfzijband-afwijzingsverhouding is verschillend met de frequentiemodulatiesnelheid, en het effect zal erger worden naarmate de frequentie toeneemt.
In de volgende afbeelding laten de testresultaten van het Lidar-systeem zien dat a/b het slagsignaal is op dezelfde snelheid en op verschillende afstanden, en c/d het slagsignaal is op dezelfde afstand en op verschillende snelheden. De testresultaten bereikten 15 mm en 0,775 m/s.
Hier alleen de toepassing van siliciumoptische modulatorvoor FMCW wordt besproken. In werkelijkheid is het effect van een optische siliciummodulator niet zo goed als dat vanLiNO3-modulator, voornamelijk omdat in de optische modulator van silicium de faseverandering/absorptiecoëfficiënt/junctiecapaciteit niet-lineair is met de spanningsverandering, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
Dat wil zeggen,
De uitgangsvermogenrelatie van demodulatorsysteem is als volgt
Het resultaat is een ontstemming van hoge orde:
Deze zullen de verbreding van het zwevingsfrequentiesignaal en de afname van de signaal-ruisverhouding veroorzaken. Dus wat is de manier om de lineariteit van de siliciumlichtmodulator te verbeteren? Hier bespreken we alleen de kenmerken van het apparaat zelf, en bespreken we niet het compensatieschema met behulp van andere hulpstructuren.
Een van de redenen voor de niet-lineariteit van de modulatiefase met spanning is dat het lichtveld in de golfgeleider een verschillende verdeling heeft van zware en lichte parameters en dat de faseveranderingssnelheid verschilt met de verandering van de spanning. Zoals weergegeven in de volgende afbeelding. Het uitputtingsgebied met zware interferentie verandert minder dan dat met lichte interferentie.
De volgende afbeelding toont de veranderingscurven van de intermodulatievervorming van de derde orde TID en de harmonische vervorming van de tweede orde SHD met de concentratie van de clutter, dat wil zeggen de modulatiefrequentie. Het is te zien dat het onderdrukkingsvermogen van de ontstemming voor zware clutter hoger is dan dat voor lichte clutter. Daarom helpt remixen de lineariteit te verbeteren.
Het bovenstaande is gelijkwaardig aan het beschouwen van C in het RC-model van MZM, en de invloed van R moet ook in overweging worden genomen. Het volgende is de veranderingscurve van CDR3 met de serieweerstand. Het is duidelijk dat hoe kleiner de serieweerstand, hoe groter de CDR3.
Last but not least is het effect van de siliciummodulator niet noodzakelijkerwijs slechter dan dat van LiNbO3. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, is CDR3 van desilicium modulatorzal hoger zijn dan die van LiNbO3 in het geval van volledige bias door een redelijk ontwerp van de structuur en lengte van de modulator. De testomstandigheden blijven consistent.
Samenvattend kan het structurele ontwerp van de siliciumlichtmodulator alleen worden verzacht en niet worden genezen, en of deze echt in het FMCW-systeem kan worden gebruikt, moet experimenteel worden geverifieerd. Als dat echt het geval is, kan er transceiver-integratie worden bereikt, wat voordelen heeft. voor grootschalige kostenreductie.
Posttijd: 18 maart 2024