FMCW को लागि सिलिकन अप्टिकल मोड्युलेटर

सिलिकन अप्टिकल मोड्युलेटरFMCW को लागि

हामी सबैलाई थाहा छ, FMCW- आधारित Lidar प्रणालीहरूमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कम्पोनेन्टहरू मध्ये एक उच्च रेखीयता मोड्युलेटर हो। यसको कार्य सिद्धान्त निम्न चित्रमा देखाइएको छ: प्रयोग गर्दैDP-IQ मोड्युलेटरआधारितएकल साइडब्यान्ड मोडुलेशन (SSB), माथिल्लो र तल्लोMZMनल पोइन्टमा काम गर्नुहोस्, सडकमा र wc+wm र WC-WM को साइड ब्यान्डको तल, wm मोड्युलेसन फ्रिक्वेन्सी हो, तर एकै समयमा तल्लो च्यानलले 90 डिग्री फेज भिन्नता प्रस्तुत गर्दछ, र अन्तमा WC-WM को प्रकाश। रद्द गरिएको छ, केवल wc+wm को फ्रिक्वेन्सी शिफ्ट शब्द। चित्र b मा, LR नीलो स्थानीय FM chirp संकेत हो, RX सुन्तला प्रतिबिम्बित संकेत हो, र डप्लर प्रभावको कारण, अन्तिम बीट संकेतले f1 र f2 उत्पादन गर्दछ।

दूरी र गति हो:

2021 मा शंघाई Jiaotong विश्वविद्यालय द्वारा प्रकाशित एक लेख निम्न छSSBFMCW को आधारमा लागू गर्ने जेनरेटरहरूसिलिकन प्रकाश मोड्युलेटर्स.

MZM को प्रदर्शन निम्न रूपमा देखाइएको छ: माथिल्लो र तल्लो हात मोड्युलेटरहरूको प्रदर्शन भिन्नता अपेक्षाकृत ठूलो छ। क्यारियर साइडब्यान्ड अस्वीकृति अनुपात फ्रिक्वेन्सी मोड्युलेसन दरसँग फरक छ, र आवृत्ति बढ्दै जाँदा प्रभाव अझ खराब हुनेछ।

निम्न चित्रमा, Lidar प्रणालीको परीक्षण नतिजाहरूले देखाउँदछ कि a/b उही गति र फरक दूरीमा बीट संकेत हो, र c/d उही दूरी र फरक गतिमा बीट संकेत हो। परीक्षण परिणामहरू 15mm र 0.775m /s पुग्यो।

यहाँ, केवल सिलिकन को आवेदनअप्टिकल मोड्युलेटरFMCW को लागि छलफल गरिएको छ। वास्तविकतामा, सिलिकन अप्टिकल मोड्युलेटरको प्रभाव जत्तिकै राम्रो छैनLiNO3 मोड्युलेटर, मुख्यतया किनभने सिलिकन अप्टिकल मोड्युलेटरमा, चरण परिवर्तन/अवशोषण गुणांक/जंक्शन क्यापेसिटन्स भोल्टेज परिवर्तनसँग गैर-रैखिक हुन्छ, जस्तै तलको चित्रमा देखाइएको छ:

त्यो हो,

को उत्पादन शक्ति सम्बन्धमोड्युलेटरप्रणाली निम्नानुसार छ
परिणाम एक उच्च क्रम detuning छ:

यसले बीट फ्रिक्वेन्सी सङ्केतको विस्तार र सङ्केत-देखि-शोर अनुपातमा कमी ल्याउनेछ। त्यसोभए सिलिकन लाइट मोड्युलेटरको रेखीयता सुधार गर्ने तरिका के हो? यहाँ हामी केवल यन्त्रको विशेषताहरू मात्र छलफल गर्छौं, र अन्य सहायक संरचनाहरू प्रयोग गरी क्षतिपूर्ति योजनाको बारेमा छलफल गर्दैनौं।
भोल्टेजको साथ मोडुलेशन चरणको गैर-रेखीयताको एक कारण यो हो कि वेभगाइडमा प्रकाश क्षेत्र भारी र हल्का प्यारामिटरहरूको बिभिन्न वितरणमा हुन्छ र भोल्टेजको परिवर्तनसँग चरण परिवर्तन दर फरक हुन्छ। निम्न चित्रमा देखाइएको रूपमा। भारी हस्तक्षेप भएको ह्रास क्षेत्र प्रकाश हस्तक्षेप संग भन्दा कम परिवर्तन हुन्छ।

निम्न चित्रले तेस्रो-अर्डर इन्टरमोड्युलेसन विरूपण TID र दोस्रो-अर्डर हार्मोनिक विरूपण SHD को क्लटरको एकाग्रता, अर्थात्, मोड्युलेसन फ्रिक्वेन्सीको साथ परिवर्तन कर्भहरू देखाउँछ। यो देख्न सकिन्छ कि भारी अव्यवस्था को लागि detuning को दमन क्षमता हल्का अव्यवस्था को लागी उच्च छ। तसर्थ, रिमिक्सले रेखीयता सुधार गर्न मद्दत गर्दछ।

माथिको MZM को RC मोडेलमा C लाई विचार गर्न बराबर छ, र R को प्रभाव पनि विचार गर्नुपर्छ। निम्न सीडीआर 3 को श्रृंखला प्रतिरोध संग परिवर्तन वक्र छ। यो देख्न सकिन्छ कि सानो श्रृंखला प्रतिरोध, ठूलो CDR3।

अन्तिम तर कम्तिमा होइन, सिलिकन मोड्युलेटरको प्रभाव LiNbO3 को भन्दा खराब छैन। तलको चित्रमा देखाइएको अनुसार, को CDR3सिलिकन मोड्युलेटरमोड्युलेटरको संरचना र लम्बाइको उचित डिजाइन मार्फत पूर्ण पूर्वाग्रहको मामलामा LiNbO3 भन्दा उच्च हुनेछ। परीक्षणको अवस्था समान्य रहन्छ।

संक्षेपमा, सिलिकन लाइट मोड्युलेटरको संरचनात्मक डिजाइन मात्र कम गर्न सकिन्छ, निको हुन सक्दैन, र यो वास्तवमै FMCW प्रणालीमा प्रयोग गर्न सकिन्छ कि भनेर प्रयोगात्मक प्रमाणीकरण चाहिन्छ, यदि यो वास्तवमै हुन सक्छ भने, यसले ट्रान्सीभर एकीकरण हासिल गर्न सक्छ, जसका फाइदाहरू छन्। ठूलो मात्रामा लागत घटाउनको लागि।