تعدیل کننده نوری سیلیکون برای FMCW

تعدیل کننده نوری سیلیکونبرای FMCW

همانطور که همه ما می دانیم ، یکی از مهمترین مؤلفه های سیستم های LIDAR مبتنی بر FMCW ، تعدیل کننده خطی بالا است. اصل کار آن در شکل زیر نشان داده شده است: استفادهتعدیل کننده DP-IQمستقرمدولاسیون تک باند (SSB)، بالا و پایینMZMکار در نقطه تهی ، در جاده و پایین باند جانبی WC+WM و WC-WM ، WM فرکانس مدولاسیون است ، اما در همان زمان کانال پایین اختلاف فاز 90 درجه را معرفی می کند ، و در نهایت نور WC-WM لغو می شود ، فقط اصطلاح تغییر فرکانس WC+WM. در شکل B ، LR Blue سیگنال FM CHIRP محلی است ، Rx Orange سیگنال منعکس شده است و به دلیل اثر داپلر ، سیگنال ضرب و شتم نهایی F1 و F2 را تولید می کند.

فاصله و سرعت عبارتند از:

در زیر مقاله ای است که توسط دانشگاه شانگهای جیاوتونگ در سال 2021 منتشر شده است.SSBژنراتورهایی که FMCW را بر اساس آنها پیاده سازی می کنندتعدیل کننده های نور سیلیکون.

عملکرد MZM به شرح زیر نشان داده شده است: اختلاف عملکرد تعدیل کننده های بازوی فوقانی و تحتانی نسبتاً بزرگ است. نسبت رد باند جانبی حامل با سرعت مدولاسیون فرکانس متفاوت است و با افزایش فرکانس ، اثر بدتر می شود.

در شکل زیر ، نتایج آزمایش سیستم LIDAR نشان می دهد که A/B سیگنال ضرب و شتم با همان سرعت و در مسافت های مختلف است و C/D سیگنال ضرب و شتم در همان فاصله و با سرعت های مختلف است. نتایج آزمون به 15 میلی متر و 0.775m /s رسید.

در اینجا ، فقط کاربرد سیلیکونتعدیل کننده نوریبرای FMCW بحث شده است. در واقعیت ، تأثیر تعدیل کننده نوری سیلیکون به اندازه آن خوب نیستتعدیل کننده Lino3، عمدتا به این دلیل که در تعدیل کننده نوری سیلیکون ، ضریب تغییر/جذب فاز/ظرفیت اتصال با تغییر ولتاژ غیر خطی است ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

یعنی ،

رابطه قدرت خروجیتعدیل کنندهسیستم به شرح زیر است
نتیجه این است که از مرتبه بالا استفاده کنید:

اینها باعث گسترش سیگنال فرکانس ضرب و شتم و کاهش نسبت سیگنال به نویز می شود. بنابراین راه بهبود خطی بودن تعدیل کننده نور سیلیکون چیست؟ در اینجا ما فقط در مورد ویژگی های خود دستگاه بحث می کنیم و در مورد طرح جبران خسارت با استفاده از سایر ساختارهای کمکی بحث نمی کنیم.
یکی از دلایل عدم خطی فاز مدولاسیون با ولتاژ این است که میدان نور موجود در موجبر در توزیع متفاوت پارامترهای سنگین و نور است و میزان تغییر فاز با تغییر ولتاژ متفاوت است. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است. منطقه کاهش با تداخل سنگین با تداخل نور کمتر از آن تغییر می کند.

شکل زیر منحنی های تغییر اعوجاج متمایل به مرتبه سوم و اعوجاج هارمونیک مرتبه دوم SHD با غلظت درهم و برهمی ، یعنی فرکانس مدولاسیون را نشان می دهد. مشاهده می شود که توانایی سرکوب دفع برای درهم و برهمی سنگین از آن برای درهم و برهمی نور بالاتر است. بنابراین ، Remixing به بهبود خطی کمک می کند.

موارد فوق معادل در نظر گرفتن C در مدل RC MZM است و تأثیر R نیز باید در نظر گرفته شود. در زیر منحنی تغییر CDR3 با مقاومت سری است. مشاهده می شود که هرچه مقاومت سری کوچکتر باشد ، CDR3 بزرگتر است.

نکته آخر ، تأثیر تعدیل کننده سیلیکون لزوماً از LINBO3 بدتر نیست. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، cdr3 ازتعدیل کننده سیلیکوندر صورت تعصب کامل از طریق طراحی معقول ساختار و طول تعدیل کننده بالاتر از Linbo3 خواهد بود. شرایط آزمون سازگار است.

به طور خلاصه ، طراحی ساختاری تعدیل کننده نور سیلیکون فقط قابل کاهش است ، درمان نشده است ، و اینکه آیا واقعاً در سیستم FMCW می توان از آن استفاده کرد ، نیاز به تأیید تجربی دارد ، اگر واقعاً می تواند باشد ، می تواند به ادغام فرستنده منتقل شود ، که این مزایا برای کاهش هزینه در مقیاس بزرگ دارد.