مدولاتور نوری سیلیکونیبرای FMCW
همانطور که همه ما می‌دانیم، یکی از مهمترین اجزا در سیستم‌های لیدار مبتنی بر FMCW، مدولاتور خطی بالا است. اصول کار آن در شکل زیر نشان داده شده است: استفاده ازمدولاتور DP-IQمبتنی برمدولاسیون تک باند جانبی (SSB)، بالا و پایینام زد امدر نقطه صفر، روی جاده و پایین باند کناری wc+wm و WC-WM کار کنید، wm فرکانس مدولاسیون است، اما در همان زمان کانال پایینی اختلاف فاز ۹۰ درجه‌ای ایجاد می‌کند و در نهایت نور WC-WM حذف می‌شود، فقط عبارت تغییر فرکانس wc+wm. در شکل b، LR آبی سیگنال جیرجیر FM محلی، RX نارنجی سیگنال منعکس شده است و به دلیل اثر داپلر، سیگنال ضربان نهایی f1 و f2 تولید می‌کند.
مسافت و سرعت عبارتند از:
مقاله زیر توسط دانشگاه شانگهای جیائوتونگ در سال ۲۰۲۱ منتشر شده است، در مورداس‌اس‌بیژنراتورهایی که FMCW را بر اساس ... پیاده‌سازی می‌کنندمدولاتورهای نوری سیلیکونی.
عملکرد MZM به صورت زیر نشان داده شده است: تفاوت عملکرد مدولاتورهای بازوی بالایی و پایینی نسبتاً زیاد است. نسبت حذف باند جانبی حامل با نرخ مدولاسیون فرکانس متفاوت است و با افزایش فرکانس، این اثر بدتر می‌شود.
در شکل زیر، نتایج آزمایش سیستم لیدار نشان می‌دهد که a/b سیگنال ضربان در سرعت یکسان و در فواصل مختلف و c/d سیگنال ضربان در فاصله یکسان و با سرعت‌های مختلف است. نتایج آزمایش به ۱۵ میلی‌متر و ۰.۷۷۵ متر بر ثانیه رسید.
در اینجا، فقط کاربرد سیلیکونمدولاتور نوریبرای FMCW مورد بحث قرار گرفته است. در واقعیت، تأثیر مدولاتور نوری سیلیکونی به خوبی تأثیر ... نیست.مدولاتور LiNO3، عمدتاً به این دلیل که در مدولاتور نوری سیلیکونی، تغییر فاز/ضریب جذب/ظرفیت اتصال با تغییر ولتاژ غیرخطی است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:
یعنی،
رابطه توان خروجیمدولاتورسیستم به شرح زیر است
نتیجه یک دیکونینگ مرتبه بالا است:
این موارد باعث پهن شدن سیگنال فرکانس ضربان و کاهش نسبت سیگنال به نویز می‌شوند. بنابراین چه راهی برای بهبود خطی بودن مدولاتور نور سیلیکونی وجود دارد؟ در اینجا ما فقط در مورد ویژگی‌های خود دستگاه بحث می‌کنیم و در مورد طرح جبران‌سازی با استفاده از سایر ساختارهای کمکی بحثی نمی‌کنیم.
یکی از دلایل غیرخطی بودن فاز مدولاسیون با ولتاژ این است که میدان نور در موجبر در توزیع متفاوتی از پارامترهای سنگین و سبک قرار دارد و نرخ تغییر فاز با تغییر ولتاژ متفاوت است. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، ناحیه تخلیه با تداخل سنگین کمتر از ناحیه با تداخل نور تغییر می‌کند.
شکل زیر منحنی‌های تغییر اعوجاج بین مدولاسیون مرتبه سوم TID و اعوجاج هارمونیک مرتبه دوم SHD را با غلظت پارازیت، یعنی فرکانس مدولاسیون، نشان می‌دهد. می‌توان مشاهده کرد که توانایی سرکوب دیکوتینگ برای پارازیت سنگین بیشتر از پارازیت سبک است. بنابراین، ریمیکس به بهبود خطی بودن کمک می‌کند.
موارد فوق معادل در نظر گرفتن C در مدل RC مربوط به MZM است و تأثیر R نیز باید در نظر گرفته شود. در ادامه منحنی تغییر CDR3 با مقاومت سری آمده است. می‌توان مشاهده کرد که هرچه مقاومت سری کوچکتر باشد، CDR3 بزرگتر است.
در آخر، اما نه کم‌اهمیت‌تر، اثر مدولاتور سیلیکونی لزوماً بدتر از LiNbO3 نیست. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، CDR3 ازمدولاتور سیلیکونیدر صورت بایاس کامل، از طریق طراحی معقول ساختار و طول مدولاتور، بالاتر از LiNbO3 خواهد بود. شرایط آزمایش ثابت می‌ماند.
به طور خلاصه، طراحی ساختاری مدولاتور نور سیلیکونی فقط می‌تواند کاهش یابد، نه درمان شود، و اینکه آیا واقعاً می‌توان از آن در سیستم FMCW استفاده کرد یا خیر، نیاز به تأیید تجربی دارد، اگر واقعاً بتوان از آن استفاده کرد، پس می‌تواند به ادغام فرستنده-گیرنده دست یابد، که مزایایی برای کاهش هزینه در مقیاس بزرگ دارد.
زمان ارسال: ۱۸ مارس ۲۰۲۴