Silisium optisk modulator for FMCW

Silisium optisk modulatorfor FMCW

Som vi alle vet, er en av de viktigste komponentene i FMCW-baserte LIDAR-systemer den høye linearitetsmodulatoren. Dets arbeidsprinsipp vises i følgende figur: BrukeDP-IQ-modulatorbasertenkelt sidebåndsmodulasjon (SSB), øvre og nedreMZMArbeidet med Null Point, på veien og nedover sidebåndet til WC+WM og WC-WM, er WM modulasjonsfrekvensen, men samtidig introduserer den nedre kanalen 90 graders faseforskjell, og til slutt blir lyset til WC-WM kansellert, bare frekvensskiftetiden for WC+WM. I figur B er LR Blue det lokale FM CHIRP -signalet, Rx Orange er det reflekterte signalet, og på grunn av Doppler -effekten produserer det endelige Beat -signalet F1 og F2.

Avstanden og hastigheten er:

Følgende er en artikkel publisert av Shanghai Jiaotong University i 2021, omSSBgeneratorer som implementerer FMCW basert påSilisiumlysmodulatorer.

Ytelsen til MZM er vist som følger: ytelsesforskjellen på øvre og nedre armmodulatorer er relativt stor. Bærersidebåndets avvisningsforhold er forskjellig med frekvensmodulasjonshastigheten, og effekten vil bli verre etter hvert som frekvensen øker.

I den følgende figuren viser testresultatene fra LIDAR -systemet at A/B er taktsignalet i samme hastighet og på forskjellige avstander, og C/D er taktsignalet i samme avstand og i forskjellige hastigheter. Testresultatene nådde 15 mm og 0,775 m /s.

Her er det bare bruken av silisiumOptisk modulatorfor FMCW blir diskutert. I virkeligheten er effekten av silisiumoptisk modulator ikke så god som den avLino3 -modulator, hovedsakelig fordi i silisium optisk modulator, er faseendring/absorpsjonskoeffisient/veikryss kapasitans ikke-lineær med spenningsendringen, som vist på figuren nedenfor:

Det er,

Utgangskraftforholdet tilmodulatorsystemet er som følger
Resultatet er en høyordens detuning:

Disse vil føre til utvidelse av taktfrekvenssignalet og reduksjonen av signal-til-støy-forholdet. Så hva er måten å forbedre lineariteten til silisiumlysmodulatoren? Her diskuterer vi bare egenskapene til selve enheten, og diskuterer ikke kompensasjonsordningen ved hjelp av andre hjelpestrukturer.
En av grunnene til ikke-lineariteten i modulasjonsfasen med spenning er at lysfeltet i bølgelederen er i forskjellig fordeling av tunge og lette parametere og faseendringshastigheten er forskjellig med endring av spenning. Som vist på følgende bilde. Utarmingsregionen med tunge interferens endres mindre enn med lysforstyrrelser.

Følgende figur viser endringskurvene for tredje ordens intermodulasjonsforvrengning og den andre ordens harmoniske forvrengning SHD med konsentrasjonen av rotet, det vil si modulasjonsfrekvensen. Det kan sees at undertrykkelsesevnen til detuning for kraftig rot er høyere enn for lett rot. Derfor hjelper remixing til å forbedre lineariteten.

Ovennevnte tilsvarer å vurdere C i RC -modellen til MZM, og påvirkningen av R bør også vurderes. Følgende er endringskurven for CDR3 med seriemotstanden. Det kan sees at jo mindre seriemotstanden, desto større CDR3.

Sist, men ikke minst, er effekten av silisiummodulatoren ikke nødvendigvis verre enn Linbo3. Som vist på figuren nedenfor, CDR3 avSilisiummodulatorvil være høyere enn Linbo3 i tilfelle av full skjevhet gjennom rimelig utforming av strukturen og lengden på modulatoren. Testforholdene forblir konsistente.

Oppsummert kan den strukturelle utformingen av silisiumlysmodulatoren bare reduseres, ikke herdes, og om den virkelig kan brukes i FMCW-systemet trenger eksperimentell verifisering, hvis det virkelig kan være, kan den oppnå transceiverintegrasjon, noe som har fordeler for storskala kostnadsreduksjon.