Modulador óptico de silicio para FMCW

Modulador óptico de siliciopara FMCW

Como todos sabemos, un dos compoñentes máis importantes dos sistemas LIDAR baseados en FMCW é o modulador de alta linealidade. O seu principio de traballo móstrase na seguinte figura: usandoModulador DP-IQbaseadoModulación da banda lateral única (SSB), a parte superior e inferiorMzmTraballa en NULL Point, na estrada e baixa a banda lateral de WC+WM e WC-WM, WM é a frecuencia de modulación, pero ao mesmo tempo a canle inferior introduce a diferenza de fase de 90 graos e, finalmente, a luz do WC-WM se cancela, só o termo de cambio de frecuencia de WC+WM. Na figura B, o azul LR é o sinal de chirp FM local, a laranxa RX é o sinal reflectido e, debido ao efecto Doppler, o sinal de ritmo final produce F1 e F2.

A distancia e a velocidade son:

O seguinte é un artigo publicado pola Universidade de Shanghai Jiaotong en 2021, sobreSSBxeradores que implementan FMCW en función deModuladores de luz de silicio.

O rendemento de MZM móstrase do seguinte xeito: a diferenza de rendemento dos moduladores de brazos superiores e inferiores é relativamente grande. A relación de rexeitamento da banda lateral transportista é diferente coa taxa de modulación de frecuencia e o efecto empeorará a medida que aumenta a frecuencia.

Na seguinte figura, os resultados da proba do sistema LIDAR mostran que A/B é o sinal de ritmo á mesma velocidade e a diferentes distancias, e C/D é o sinal de ritmo á mesma distancia e a diferentes velocidades. Os resultados da proba alcanzaron os 15 mm e 0,775m /s.

Aquí, só a aplicación de silicioModulador ópticoPara FMCW faise discutido. En realidade, o efecto do modulador óptico de silicio non é tan bo como o deModulador Lino3, principalmente porque no modulador óptico de silicio, o coeficiente de cambio/absorción de fase/a capacitancia de unión non é lineal co cambio de tensión, como se mostra na seguinte figura:

É dicir,

A relación de potencia de saída doModuladorO sistema é o seguinte
O resultado é unha entrada de alta orde:

Estes provocarán a ampliación do sinal de frecuencia de ritmo e a diminución da relación sinal-ruído. Entón, cal é o xeito de mellorar a linealidade do modulador de luz de silicio? Aquí só discutimos as características do propio dispositivo e non discutimos o esquema de compensación usando outras estruturas auxiliares.
Unha das razóns para a non linealidade da fase de modulación con tensión é que o campo lixeiro na guía de ondas está nunha distribución diferente de parámetros pesados ​​e lixeiros e a taxa de cambio de fase é diferente co cambio de tensión. Como se mostra na seguinte imaxe. A rexión de esgotamento con interferencias pesadas cambia menos que a de interferencia lixeira.

A seguinte figura mostra as curvas de cambio da distorsión de intermodulación de terceira orde TID e a distorsión harmónica de segunda orde SHD coa concentración do desorden, é dicir, a frecuencia de modulación. Pódese ver que a capacidade de supresión da entrada para o desorden pesado é superior á do trastorno lixeiro. Polo tanto, a remixación axuda a mellorar a linealidade.

O anterior equivale a considerar C no modelo RC de MZM, e tamén se debe considerar a influencia de R. A continuación móstrase a curva de cambio de CDR3 coa resistencia da serie. Pódese ver que canto máis pequena sexa a resistencia da serie, maior sexa o CDR3.

Por último, pero non menos importante, o efecto do modulador de silicio non é necesariamente peor que o de Linbo3. Como se mostra na figura seguinte, CDR3 doModulador de silicioserá superior ao de Linbo3 no caso de sesgo completo mediante un deseño razoable da estrutura e lonxitude do modulador. As condicións de proba seguen sendo coherentes.

En resumo, o deseño estrutural do modulador de luz de silicio só pode ser mitigado, non curado, e se realmente se pode usar no sistema FMCW necesita unha verificación experimental, se pode ser realmente, pode conseguir unha integración do transceptor, que ten vantaxes para a redución de custos a gran escala.