Modulador òptic de siliciper a FMCW
Com tots sabem, un dels components més importants dels sistemes Lidar basats en FMCW és el modulador d'alta linealitat. El seu principi de funcionament es mostra a la figura següent: ÚsModulador DP-IQbasatmodulació de banda lateral única (SSB), la superior i la inferiorMZMtreballar al punt nul, a la carretera i a la banda lateral de wc + wm i WC-WM, wm és la freqüència de modulació, però al mateix temps el canal inferior introdueix una diferència de fase de 90 graus i, finalment, la llum de WC-WM es cancel·la, només el terme de canvi de freqüència de wc+wm. A la figura b, LR blau és el senyal de xirp FM local, RX taronja és el senyal reflectit i, a causa de l'efecte Doppler, el senyal de ritme final produeix f1 i f2.
La distància i la velocitat són:
El següent és un article publicat per la Universitat Jiaotong de Xangai el 2021, sobreSSBgeneradors que implementen FMCW basats enmoduladors de llum de silici.
El rendiment de MZM es mostra de la següent manera: La diferència de rendiment dels moduladors del braç superior i inferior és relativament gran. La relació de rebuig de la banda lateral de la portadora és diferent amb la taxa de modulació de freqüència i l'efecte empitjorarà a mesura que augmenta la freqüència.
A la figura següent, els resultats de la prova del sistema Lidar mostren que a/b és el senyal de ritme a la mateixa velocitat i a diferents distàncies, i c/d és el senyal de ritme a la mateixa distància i a diferents velocitats. Els resultats de la prova van arribar a 15 mm i 0,775 m/s.
Aquí, només l'aplicació de silicimodulador òpticper a FMCW es discuteix. En realitat, l'efecte del modulador òptic de silici no és tan bo com el deModulador de LiNO3, principalment perquè en el modulador òptic de silici, el canvi de fase / coeficient d'absorció / capacitat d'unió no és lineal amb el canvi de tensió, tal com es mostra a la figura següent:
És a dir,
La relació de potència de sortida delmoduladorsistema és el següent
El resultat és un desajustament d'ordre alt:
Això provocarà l'ampliació del senyal de freqüència de batec i la disminució de la relació senyal-soroll. Aleshores, quina és la manera de millorar la linealitat del modulador de llum de silici? Aquí només parlem de les característiques del propi dispositiu i no discutim l'esquema de compensació mitjançant altres estructures auxiliars.
Una de les raons de la no linealitat de la fase de modulació amb tensió és que el camp de llum a la guia d'ones es troba en una distribució diferent de paràmetres pesats i lleugers i la velocitat de canvi de fase és diferent amb el canvi de tensió. Com es mostra a la imatge següent. La regió d'esgotament amb interferències pesades canvia menys que amb interferències lleugeres.
La figura següent mostra les corbes de canvi de la distorsió d'intermodulació de tercer ordre TID i la distorsió harmònica de segon ordre SHD amb la concentració del desordre, és a dir, la freqüència de modulació. Es pot veure que la capacitat de supressió de la desintonització per a desordres pesats és superior a la de desordres lleugers. Per tant, la remescla ajuda a millorar la linealitat.
L'anterior equival a considerar C en el model RC de MZM, i també s'ha de tenir en compte la influència de R. A continuació es mostra la corba de canvi de CDR3 amb la resistència de la sèrie. Es pot veure que com més petita és la resistència de la sèrie, més gran és la CDR3.
Finalment, però no menys important, l'efecte del modulador de silici no és necessàriament pitjor que el de LiNbO3. Com es mostra a la figura següent, el CDR3 delmodulador de siliciserà superior a la de LiNbO3 en el cas de biaix total mitjançant un disseny raonable de l'estructura i la longitud del modulador. Les condicions de prova segueixen sent coherents.
En resum, el disseny estructural del modulador de llum de silici només es pot mitigar, no curar-se, i si realment es pot utilitzar al sistema FMCW necessita verificació experimental, si pot ser realment, pot aconseguir la integració del transceptor, que té avantatges. per a la reducció de costos a gran escala.
Hora de publicació: 18-mar-2024