Optische siliciummodulatorvoor FMCW
Zoals we allemaal weten, is een van de belangrijkste componenten in FMCW-gebaseerde lidarsystemen de modulator met hoge lineariteit. Het werkingsprincipe ervan wordt weergegeven in de volgende afbeelding:DP-IQ-modulatorgebaseerdenkelzijdige zijbandmodulatie (SSB), de bovenste en ondersteMZMWerk op het nulpunt, op de weg 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. Uiteindelijk wordt het licht van WC-WM geneutraliseerd, alleen de frequentieverschuiving van wc+wm. In figuur b is LR blauw het lokale FM-chirpsignaal, RX oranje het gereflecteerde signaal. Door het Dopplereffect produceert het uiteindelijke beatsignaal f1 en f2.
De afstand en snelheid zijn:
Het volgende is een artikel gepubliceerd door de Shanghai Jiaotong Universiteit 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 draaggolfzijbandonderdrukkingsverhouding verschilt afhankelijk van de frequentiemodulatiesnelheid, en het effect zal verergeren naarmate de frequentie toeneemt.
In de volgende afbeelding laten de testresultaten van het lidarsysteem zien dat a/b het beatsignaal is op dezelfde snelheid en op verschillende afstanden, en c/d het beatsignaal op dezelfde afstand en met verschillende snelheden. De testresultaten bereikten 15 mm en 0,775 m/s.
Hier is 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 optische siliciummodulatoren de faseveranderings-/absorptiecoëfficiënt-/overgangscapaciteit niet-lineair is met de spanningsverandering, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
Dat wil zeggen,
De uitgangsvermogenverhouding van demodulatorhet systeem is als volgt
Het resultaat is een hoge orde ontstemming:
Deze veroorzaken een verbreding van het zwevingsfrequentiesignaal en een afname van de signaal-ruisverhouding. Dus hoe kunnen we de lineariteit van de siliciumlichtmodulator verbeteren? We bespreken hier alleen de kenmerken van het apparaat zelf en bespreken 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 van zware en lichte parameters heeft en de faseveranderingssnelheid verschilt met de spanningsverandering. Zoals te zien is in de volgende afbeelding. Het depletiegebied met zware interferentie verandert minder dan dat met lichtinterferentie.
De volgende afbeelding toont de veranderingscurven van de derde-orde intermodulatievervorming TID en de tweede-orde harmonische vervorming SHD met de concentratie van de clutter, d.w.z. de modulatiefrequentie. Te zien is dat het onderdrukkingsvermogen van de detuning voor zware clutter hoger is dan voor lichte clutter. Daarom helpt remixen de lineariteit te verbeteren.
Het bovenstaande is equivalent aan het beschouwen van C in het RC-model van MZM, en de invloed van R moet ook in aanmerking worden genomen. Hieronder ziet u de veranderingscurve van CDR3 met de serieweerstand. Te zien is dat hoe kleiner de serieweerstand, hoe groter de CDR3.
Ten slotte is het effect van de siliciummodulator niet per se slechter dan dat van LiNbO3. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, is de CDR3 van desiliciummodulatorzal hoger zijn dan die van LiNbO3 bij volledige bias door een verstandig ontwerp van de structuur en lengte van de modulator. De testomstandigheden blijven consistent.
Kortom, het structurele ontwerp van de siliciumlichtmodulator kan alleen worden verzacht, niet genezen, en of het echt kan worden gebruikt in het FMCW-systeem moet experimenteel worden geverifieerd. Als dat echt mogelijk is, kan het transceiver-integratie bereiken, wat voordelen biedt voor kostenbesparingen op grote schaal.
Plaatsingstijd: 18-03-2024