Силиконов оптичен модулатор за FMCW

Силиконов оптичен модулаторза FMCW

Както всички знаем, един от най-важните компоненти в базираните на FMCW Lidar системи е високолинейният модулатор. Принципът му на работа е показан на следната фигура: ИзползванеDP-IQ модулаторбазиранмодулация с една странична лента (SSB), горната и долнатаMZMработа в нулева точка, по пътя и надолу по страничната лента на wc+wm и WC-WM, wm е честотата на модулация, но в същото време долният канал въвежда 90 градуса фазова разлика и накрая светлината на WC-WM се отменя, само членът на честотното изместване на wc+wm. На Фигура b, LR синьо е локалният FM chirp сигнал, RX оранжево е отразеният сигнал и поради ефекта на Доплер крайният сигнал на биене произвежда f1 и f2.

Разстоянието и скоростта са:

Следва статия, публикувана от Shanghai Jiaotong University през 2021 г., заSSBгенератори, които прилагат FMCW на базатасилициеви светлинни модулатори.

Ефективността на MZM е показана както следва: Разликата в производителността на модулаторите на горната и долната част на рамото е относително голяма. Коефициентът на отхвърляне на страничната лента на носителя е различен в зависимост от скоростта на честотна модулация и ефектът ще се влошава с увеличаване на честотата.

На следващата фигура резултатите от теста на системата Lidar показват, че a/b е сигналът за ритъм при една и съща скорост и на различни разстояния, а c/d е сигналът за ритъм на същото разстояние и при различни скорости. Резултатите от теста достигнаха 15 mm и 0,775 m /s.

Тук само прилагането на силицийоптичен модулаторза FMCW се обсъжда. В действителност ефектът на силициевия оптичен модулатор не е толкова добър, колкото този наLiNO3 модулатор, главно защото в силициевия оптичен модулатор фазовата промяна/коефициентът на поглъщане/капацитетът на прехода е нелинеен с промяната на напрежението, както е показано на фигурата по-долу:

т.е.

Отношението на изходната мощност намодулаторсистемата е следната
Резултатът е разстройване от висок ред:

Те ще доведат до разширяване на сигнала за честота на биене и намаляване на съотношението сигнал/шум. И така, какъв е начинът да се подобри линейността на модулатора на силициевата светлина? Тук обсъждаме само характеристиките на самото устройство и не обсъждаме схемата за компенсация, използвайки други спомагателни структури.
Една от причините за нелинейността на фазата на модулация с напрежение е, че светлинното поле във вълновода е с различно разпределение на тежки и леки параметри и скоростта на промяна на фазата е различна с промяната на напрежението. Както е показано на следващата снимка. Областта на изчерпване със силни смущения се променя по-малко от тази с леки смущения.

Следващата фигура показва кривите на промяна на интермодулационното изкривяване от трети ред TID и хармоничното изкривяване от втори ред SHD с концентрацията на смущението, тоест честотата на модулация. Може да се види, че способността за потискане на разстройката за тежки смущения е по-висока от тази за леки смущения. Следователно ремиксирането помага за подобряване на линейността.

Горното е еквивалентно на разглеждането на C в RC модела на MZM и влиянието на R също трябва да се вземе предвид. Следва кривата на промяна на CDR3 със серийното съпротивление. Може да се види, че колкото по-малко е серийното съпротивление, толкова по-голям е CDR3.

Не на последно място, ефектът на силициевия модулатор не е непременно по-лош от този на LiNbO3. Както е показано на фигурата по-долу, CDR3 насилициев модулаторще бъде по-висока от тази на LiNbO3 в случай на пълно отклонение чрез разумен дизайн на структурата и дължината на модулатора. Условията на теста остават последователни.

В обобщение, структурният дизайн на силициевия светлинен модулатор може само да бъде смекчен, но не и излекуван, и дали той наистина може да се използва в системата FMCW се нуждае от експериментална проверка, ако може наистина, тогава може да постигне интегриране на приемо-предавател, което има предимства за мащабно намаляване на разходите.