Modulator optik silikon pikeun FMCW

Modulator optik silikonkanggo FMCW

Sapertos anu urang terang sadayana, salah sahiji komponén anu paling penting dina sistem Lidar berbasis FMCW nyaéta modulator linearitas anu luhur. Prinsip kerjana dipidangkeun dina gambar ieu: NgagunakeunModulator DP-IQdumasarModulasi pita sisi tunggal (SSB), luhur jeung handapMZMdianggo dina titik nol, di jalan sareng ka handap pita sisi wc+wm sareng WC-WM, wm nyaéta frékuénsi modulasi, tapi dina waktos anu sami saluran handap ngenalkeun bédana fase 90 derajat, sareng pamustunganana cahaya WC-WM dibatalkeun, ngan ukur istilah pergeseran frékuénsi wc+wm. Dina Gambar b, biru LR nyaéta sinyal chirp FM lokal, oranyeu RX nyaéta sinyal anu dipantulkeun, sareng kusabab éfék Doppler, sinyal ketukan ahir ngahasilkeun f1 sareng f2.

Jarak sareng kecepatanna nyaéta:

Ieu di handap mangrupikeun artikel anu diterbitkeun ku Universitas Jiaotong Shanghai dina taun 2021, ngeunaanSSBgenerator anu nerapkeun FMCW dumasar kanamodulator cahaya silikon.

Kinerja MZM dipidangkeun sapertos kieu: Bédana kinerja modulator panangan luhur sareng handap relatif ageung. Babandingan panolakan pita sisi pamawa béda sareng laju modulasi frékuénsi, sareng pangaruhna bakal langkung parah nalika frékuénsi ningkat.

Dina gambar di handap ieu, hasil tés sistem Lidar nunjukkeun yén a/b nyaéta sinyal ketukan dina kecepatan anu sami sareng dina jarak anu béda, sareng c/d nyaéta sinyal ketukan dina jarak anu sami sareng dina kecepatan anu béda. Hasil tés ngahontal 15mm sareng 0,775m/s.

Di dieu, ngan ukur aplikasi silikonmodulator optikpikeun FMCW dibahas. Kanyataanna, pangaruh modulator optik silikon henteu saé sapertosModulator LiNO3, utamana kusabab dina modulator optik silikon, parobahan fase/koefisien panyerepan/kapasitansi sambungan henteu linier sareng parobahan tegangan, sapertos anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu:

Nyaéta,

Hubungan daya kaluaran tinamodulatorsistemna sapertos kieu
Hasilna nyaéta detuning orde luhur:

Ieu bakal nyababkeun ngalegaanna sinyal frékuénsi ketukan sareng turunna babandingan signal-to-noise. Janten kumaha cara pikeun ningkatkeun linieritas modulator cahaya silikon? Di dieu urang ngan ukur ngabahas karakteristik alat éta sorangan, sareng henteu ngabahas skéma kompensasi nganggo struktur bantu anu sanés.
Salah sahiji alesan pikeun non-linieritas fase modulasi kalayan tegangan nyaéta yén médan cahaya dina waveguide aya dina distribusi parameter beurat sareng hampang anu béda sareng laju parobahan fase béda sareng parobahan tegangan. Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu. Daérah déplesi kalayan gangguan beurat robih kirang tibatan gangguan cahaya.

Gambar di handap ieu nunjukkeun kurva parobahan tina distorsi intermodulasi orde katilu TID sareng distorsi harmonik orde kadua SHD kalayan konsentrasi clutter, nyaéta, frékuénsi modulasi. Bisa katingali yén kamampuan suprési detuning pikeun clutter beurat leuwih luhur tibatan pikeun clutter hampang. Ku alatan éta, remixing ngabantosan ningkatkeun linieritas.

Hal di luhur sarua jeung mertimbangkeun C dina modél RC MZM, sarta pangaruh R ogé kudu dipertimbangkeun. Di handap ieu kurva parobahan CDR3 kalawan résistansi séri. Bisa katempo yén beuki leutik résistansi séri, beuki gedé CDR3.

Pamungkas, pangaruh modulator silikon teu merta leuwih goréng tibatan LiNbO3. Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu, CDR3 tinamodulator silikonbakal langkung luhur tibatan LiNbO3 upami bias pinuh ngalangkungan desain struktur sareng panjang modulator anu wajar. Kaayaan uji tetep konsisten.

Singkatna, desain struktural modulator lampu silikon ngan ukur tiasa dikirangan, sanés diubaran, sareng naha éta leres-leres tiasa dianggo dina sistem FMCW peryogi verifikasi ékspériméntal, upami leres-leres tiasa, maka éta tiasa ngahontal integrasi transceiver, anu gaduh kaunggulan pikeun pangurangan biaya skala ageung.