Silikonový optický modulátorpro FMCW
Jak všichni víme, jednou z nejdůležitějších součástí v systémech Lidar založených na FMCW je modulátor s vysokou linearitou. Jeho pracovní princip je znázorněn na následujícím obrázku: PoužitíDP-IQ modulátorzaloženémodulace s jedním postranním pásmem (SSB), horní a dolníMZMpráce v nulovém bodě, na silnici a po postranním pásmu wc+wm a WC-WM, wm je modulační frekvence, ale zároveň spodní kanál zavádí 90 stupňů fázový rozdíl a nakonec světlo WC-WM se ruší, pouze člen frekvenčního posunu wc+wm. Na obrázku b je modrá LR místním signálem cvrlikání FM, oranžová RX je odražený signál a díky Dopplerovu efektu vytváří konečný signál úderu f1 a f2.
Vzdálenost a rychlost jsou:
Následuje článek publikovaný Shanghai Jiaotong University v roce 2021, oSSBgenerátory, které implementují FMCW založené nakřemíkové modulátory světla.
Výkon MZM je znázorněn následovně: Výkonový rozdíl modulátorů horního a dolního ramene je poměrně velký. Poměr odmítnutí postranního pásma nosné se liší s rychlostí frekvenční modulace a účinek se bude zhoršovat s rostoucí frekvencí.
Na následujícím obrázku výsledky testu systému Lidar ukazují, že a/b je signál úderu při stejné rychlosti a v různých vzdálenostech a c/d je signál úderu ve stejné vzdálenosti a při různých rychlostech. Výsledky testu dosáhly 15 mm a 0,775 m/s.
Zde pouze aplikace křemíkuoptický modulátorpro FMCW se diskutuje. Ve skutečnosti není účinek křemíkového optického modulátoru tak dobrý jako účinekLiNO3 modulátor, hlavně proto, že u křemíkového optického modulátoru je změna fáze/absorpční koeficient/přechodová kapacita nelineární se změnou napětí, jak je znázorněno na obrázku níže:
to znamená,
Vztah výstupního výkonumodulátorsystém je následující
Výsledkem je rozladění vysokého řádu:
Ty způsobí rozšíření signálu tepové frekvence a snížení odstupu signálu od šumu. Jaký je tedy způsob, jak zlepšit linearitu křemíkového světelného modulátoru? Zde pojednáváme pouze o charakteristikách samotného zařízení a nezabýváme se kompenzačním schématem pomocí jiných pomocných struktur.
Jedním z důvodů nelinearity modulace fáze s napětím je to, že světelné pole ve vlnovodu je v jiném rozložení těžkých a lehkých parametrů a rychlost změny fáze je se změnou napětí různá. Jak ukazuje následující obrázek. Oblast vyčerpání se silnou interferencí se mění méně než oblast s mírnou interferencí.
Následující obrázek ukazuje křivky změny intermodulačního zkreslení třetího řádu TID a harmonického zkreslení druhého řádu SHD s koncentrací rušení, tedy modulační frekvencí. Je vidět, že schopnost potlačení rozladění u těžkého rušení je vyšší než u lehkého rušení. Proto remixování pomáhá zlepšit linearitu.
Výše uvedené je ekvivalentní uvažování C v RC modelu MZM a měl by být také zvážen vliv R. Následuje křivka změny CDR3 se sériovým odporem. Je vidět, že čím menší sériový odpor, tím větší CDR3.
V neposlední řadě účinek křemíkového modulátoru není nutně horší než účinek LiNbO3. Jak je znázorněno na obrázku níže, CDR3 zkřemíkový modulátorbude vyšší než u LiNbO3 v případě plného předpětí díky rozumnému návrhu struktury a délky modulátoru. Testovací podmínky zůstávají konzistentní.
Stručně řečeno, konstrukční návrh křemíkového světelného modulátoru může být pouze zmírněn, nikoli vyléčen, a zda jej lze skutečně použít v systému FMCW, potřebuje experimentální ověření, pokud to může být skutečně, pak může dosáhnout integrace transceiveru, což má výhody pro rozsáhlé snížení nákladů.
Čas odeslání: 18. března 2024