مدولاتور نوری سیلیکونی برای FMCW

مدولاتور نوری سیلیکونیبرای FMCW

همانطور که همه ما می دانیم، یکی از مهم ترین اجزای سیستم های Lidar مبتنی بر FMCW، مدولاتور خطی بالا است. اصل کار آن در شکل زیر نشان داده شده است: با استفاده ازتعدیل کننده DP-IQمبتنی برمدولاسیون تک باند جانبی (SSB)، بالا و پایینMZMکار در نقطه صفر، در جاده و پایین باند کناری wc+wm و WC-WM، wm فرکانس مدولاسیون است، اما در عین حال کانال پایین 90 درجه اختلاف فاز و در نهایت نور WC-WM را معرفی می کند. لغو شده است، فقط عبارت تغییر فرکانس wc+wm. در شکل b، آبی LR سیگنال صدای چیپ محلی FM، نارنجی RX سیگنال منعکس شده است و به دلیل اثر داپلر، سیگنال ضربان نهایی f1 و f2 تولید می کند.

مسافت و سرعت عبارتند از:

مقاله زیر مقاله ای است که توسط دانشگاه شانگهای جیائوتنگ در سال 2021 منتشر شده استSSBژنراتورهایی که FMCW را بر اساس پیاده سازی می کنندتعدیل کننده های نور سیلیکونی.

عملکرد MZM به صورت زیر نشان داده شده است: تفاوت عملکرد تعدیل کننده های بازوی بالا و پایین نسبتا زیاد است. نسبت رد باند جانبی حامل با نرخ مدولاسیون فرکانس متفاوت است و با افزایش فرکانس اثر بدتر خواهد شد.

در شکل زیر نتایج تست سیستم لیدار نشان می دهد که a/b سیگنال ضربان در همان سرعت و در فواصل مختلف و c/d سیگنال ضربان در همان فاصله و در سرعت های مختلف است. نتایج آزمایش به 15 میلی متر و 0.775 متر بر ثانیه رسید.

در اینجا، تنها استفاده از سیلیکونمدولاتور نوریبرای FMCW بحث شده است. در واقع، اثر مدولاتور نوری سیلیکونی به خوبی اثر مدولاتور نوری نیستتعدیل کننده LiNO3، عمدتاً به این دلیل که در مدولاتور نوری سیلیکونی، تغییر فاز / ضریب جذب / ظرفیت اتصال با تغییر ولتاژ غیر خطی است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

یعنی

رابطه توان خروجیتعدیل کنندهسیستم به شرح زیر است
نتیجه یک تنظیم مرتبه بالا است:

اینها باعث گسترش سیگنال فرکانس ضربان و کاهش نسبت سیگنال به نویز می شود. بنابراین راه برای بهبود خطی بودن مدولاتور نور سیلیکون چیست؟ در اینجا ما فقط ویژگی های خود دستگاه را مورد بحث قرار می دهیم و طرح جبران را با استفاده از سایر سازه های کمکی مورد بحث قرار نمی دهیم.
یکی از دلایل غیر خطی بودن فاز مدولاسیون با ولتاژ این است که میدان نور در موجبر در توزیع متفاوت پارامترهای سنگین و سبک و نرخ تغییر فاز با تغییر ولتاژ متفاوت است. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است. ناحیه تخلیه با تداخل شدید کمتر از تداخل سبک تغییر می کند.

شکل زیر منحنی های تغییر اعوجاج میان مدولاسیون مرتبه سوم TID و اعوجاج هارمونیک مرتبه دوم SHD را با غلظت کلاتر، یعنی فرکانس مدولاسیون نشان می دهد. می توان مشاهده کرد که توانایی سرکوب دستگاه برای بهم ریختگی سنگین بیشتر از درهم ریختگی سبک است. بنابراین، اختلاط مجدد به بهبود خطی بودن کمک می کند.

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

آخرین اما نه کم اهمیت، اثر مدولاتور سیلیکون لزوما بدتر از LiNbO3 نیست. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، CDR3 ازمدولاتور سیلیکوندر صورت بایاس کامل از طریق طراحی معقول ساختار و طول مدولاتور، بالاتر از LiNbO3 خواهد بود. شرایط آزمون ثابت می ماند.

به طور خلاصه، طراحی ساختاری مدولاتور نور سیلیکون را فقط می توان کاهش داد، نه درمان، و اینکه آیا واقعاً می توان از آن در سیستم FMCW استفاده کرد نیاز به تأیید تجربی دارد، اگر واقعاً می تواند باشد، می تواند به یکپارچگی فرستنده گیرنده برسد که مزایایی دارد. برای کاهش هزینه در مقیاس بزرگ