Silizium -OptikmodulatorFür FMCW
Wie wir alle wissen, ist eine der wichtigsten Komponenten in FMCW-basierten Lidar-Systemen der hohe Linearitätsmodulator. Sein Arbeitsprinzip ist in der folgenden Abbildung dargestellt: VerwendenDP-IQ-ModulatorbasierendEinzelbund -Modulation (SSB)die obere und untereMZMArbeiten am Nullpunkt, auf der Straße und im Seitenband von WC+WM und WC-WM ist WM die Modulationsfrequenz, aber gleichzeitig wird der untere Kanal eine Phasendifferenz von 90 Grad einsetzt, und schließlich wird das Licht von WC-WM aufgehoben, nur der Frequenzverschiebungs Term von WC+WM. In Abbildung B ist LR Blue das lokale FM -Chirp -Signal, Rx Orange ist das reflektierte Signal, und aufgrund des Doppler -Effekts erzeugt das endgültige Beat -Signal F1 und F2.
Die Entfernung und Geschwindigkeit sind:
Das Folgende ist ein Artikel, der von der Shanghai Jiaotong University im Jahr 2021 veröffentlicht wurde, überSSBGeneratoren, die FMCW basierend auf implementierenSiliziumlichtmodulatoren.
Die Leistung von MZM wird wie folgt gezeigt: Die Leistungsdifferenz der oberen und unteren Armmodulatoren ist relativ groß. Das Verhältnis von Trägerseitenband -Abstoßung ist mit der Frequenzmodulationsrate unterschiedlich, und der Effekt wird mit zunehmender Frequenz schlechter.
In der folgenden Abbildung zeigen die Testergebnisse des Lidar -Systems, dass A/B das Beat -Signal bei gleicher Geschwindigkeit und bei unterschiedlichen Entfernungen und C/D das Beatsignal in derselben Entfernung und bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ist. Die Testergebnisse erreichten 15 mm und 0,775 m /s.
Hier nur die Anwendung von SiliziumOptischer ModulatorFür FMCW wird diskutiert. In Wirklichkeit ist die Wirkung des optischen Siliziummodulators nicht so gut wie der vonLino3 -ModulatorVor allem, weil im optischen Siliziummodulator die Kapazität der Phasenänderung/Absorptionskoeffizienten/Anschlussanschlüsse mit der Spannungsänderung nichtlinear ist, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:
Das heißt,
Die Ausgangsleistungsbeziehung derModulatorSystem ist wie folgt
Das Ergebnis ist eine hohe Reihenfolge, die verstärkt wird:
Diese verursachen die Verbreiterung des Schlagfrequenzsignals und die Abnahme des Signal-Rausch-Verhältnisses. Was ist der Weg, um die Linearität des Siliziumlichtmodulators zu verbessern? Hier diskutieren wir nur die Eigenschaften des Geräts selbst und diskutieren das Vergütungsschema nicht mit anderen Hilfsstrukturen.
Einer der Gründe für die Nichtlinearität der Modulationsphase mit Spannung ist, dass sich das leichte Feld im Wellenleiter in unterschiedlicher Verteilung von schweren und leichten Parametern befindet und die Phasenänderungsrate bei der Änderung der Spannung unterschiedlich ist. Wie im folgenden Bild gezeigt. Der Verarmungsbereich mit starker Interferenz ändert sich weniger als die mit leichten Interferenzen.
Die folgende Abbildung zeigt die Änderungskurven der Intermodulationsverzerrung dritter Ordnung und die harmonische Verzerrung zweiter Ordnung mit der Konzentration der Unordnung, dh die Modulationsfrequenz. Es ist ersichtlich, dass die Unterdrückungsfähigkeit des Verfalls gegen schwere Unordnung höher ist als die für leichte Unordnung. Daher hilft das Remixen zur Verbesserung der Linearität.
Das obige entspricht der Betrachtung von C im RC -Modell von MZM, und der Einfluss von R sollte ebenfalls berücksichtigt werden. Das Folgende ist die Änderungskurve von CDR3 mit dem Serienwiderstand. Es ist zu erkennen, dass je kleiner der Serienwiderstand ist, desto größer ist der CDR3.
Last but not least ist der Effekt des Siliziummodulators nicht unbedingt schlechter als der von Linbo3. Wie in der Abbildung unten gezeigt, cdr3 derSiliziummodulatorwird höher als das von linBO3 bei voller Verzerrung durch ein angemessenes Design der Struktur und Länge des Modulators. Die Testbedingungen bleiben konsistent.
Zusammenfassend kann das strukturelle Design des Silizium-Lichtmodulators nur gemindert und nicht geheilt werden und ob er wirklich im FMCW-System verwendet werden kann, erfordert eine experimentelle Überprüfung. Wenn es wirklich sein kann, kann es eine Transceiver-Integration erreichen, die eine Vorteile für die Kostensenkung in großem Maßstab hat.
Postzeit: März 18-2024