Silisium optisk modulator for FMCW

Silisium optisk modulatorfor FMCW

Som vi alle vet, er en av de viktigste komponentene i FMCW-baserte Lidar-systemer høylinearitetsmodulatoren. Dens arbeidsprinsipp er vist i følgende figur: BrukeDP-IQ modulatorbasertenkelt sidebåndsmodulasjon (SSB), den øvre og nedreMZMarbeid på nullpunkt, på veien og nedover sidebåndet til wc+wm og WC-WM, wm er modulasjonsfrekvensen, men samtidig introduserer den nedre kanalen 90 graders faseforskjell, og til slutt lyset til WC-WM er kansellert, bare frekvensforskyvningsleddet til wc+wm. I figur b er LR-blått det lokale FM-kvitresignalet, RX-oransje er det reflekterte signalet, og på grunn av Doppler-effekten produserer sluttslagsignalet f1 og f2.

Avstanden og hastigheten er:

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

Ytelsen til MZM vises som følger: Ytelsesforskjellen til over- og underarmsmodulatorer er relativt stor. Bærersidebåndets avvisningsforhold er forskjellig med frekvensmodulasjonshastigheten, og effekten vil bli verre ettersom frekvensen øker.

I den følgende figuren viser testresultatene til Lidar-systemet at a/b er slagsignalet ved samme hastighet og ved forskjellige avstander, og c/d er slagsignalet ved samme avstand og ved forskjellige hastigheter. Testresultatene nådde 15 mm og 0,775 m/s.

Her er det bare påføring av silisiumoptisk modulatorfor FMCW diskuteres. I virkeligheten er effekten av optisk silisiummodulator ikke like god somLiNO3 modulator, hovedsakelig fordi i silisium optisk modulator, er faseendring/absorpsjonskoeffisienten/krysset kapasitans ikke-lineær med spenningsendringen, som vist i figuren nedenfor:

det vil si

Utgangseffektforholdet tilmodulatorsystemet er som følger
Resultatet er en avstemming av høy orden:

Disse vil føre til utvidelse av slagfrekvenssignalet og reduksjon av signal-til-støy-forholdet. Så hva er måten å forbedre lineariteten til silisiumlysmodulatoren på? Her diskuterer vi bare egenskapene til selve enheten, og diskuterer ikke kompensasjonsordningen ved å bruke andre hjelpestrukturer.
En av årsakene til ikke-lineariteten til modulasjonsfasen med spenning er at lysfeltet i bølgelederen er i forskjellig fordeling av tunge og lette parametere og faseendringshastigheten er forskjellig med endringen av spenning. Som vist på følgende bilde. Uttømmingsområdet med kraftig interferens endres mindre enn det med lett interferens.

Den følgende figuren viser endringskurvene for tredjeordens intermodulasjonsforvrengning TID og andreordens harmoniske forvrengning SHD med konsentrasjonen av clutter, det vil si modulasjonsfrekvensen. Det kan sees at undertrykkingsevnen til avstemmingen for tungt støy er høyere enn for lett støy. Derfor hjelper remiksing til å forbedre lineariteten.

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

Sist men ikke minst, effekten av silisiummodulatoren er ikke nødvendigvis dårligere enn LiNbO3. Som vist i figuren nedenfor, CDR3 avsilisium modulatorvil være høyere enn for LiNbO3 i tilfelle 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 den virkelig kan være det, kan den oppnå transceiverintegrasjon, som har fordeler for storstilt kostnadsreduksjon.