Silikon optiese modulatorvir FMCW
Soos ons almal weet, is een van die belangrikste komponente in FMCW-gebaseerde Lidar-stelsels die hoë lineariteitsmodulator. Die werkbeginsel daarvan word in die volgende figuur getoon: GebruikDP-IQ-modulatorgebaseerenkelsybandmodulasie (SSB), die boonste en ondersteMZMwerk by die nulpunt, op die pad en af in die syband van wc+wm en WC-WM, wm is die modulasiefrekwensie, maar terselfdertyd stel die onderste kanaal 'n faseverskil van 90 grade in, en uiteindelik word die lig van WC-WM gekanselleer, slegs die frekwensieverskuiwingsterm van wc+wm. In Figuur b is LR blou die plaaslike FM-tjirpsein, RX oranje is die gereflekteerde sein, en as gevolg van die Doppler-effek produseer die finale maatsein f1 en f2.
Die afstand en spoed is:
Die volgende is 'n artikel gepubliseer deur die Sjanghai Jiaotong Universiteit in 2021, oorSSBkragopwekkers wat FMCW implementeer gebaseer opsilikon ligmodulators.
Die werkverrigting van MZM word soos volg getoon: Die werkverrigtingsverskil van boonste en onderste armmodulators is relatief groot. Die draersybandverwerpingsverhouding verskil met die frekwensiemodulasietempo, en die effek sal erger word soos die frekwensie toeneem.
In die volgende figuur toon die toetsresultate van die Lidar-stelsel dat a/b die maatsein teen dieselfde spoed en teen verskillende afstande is, en c/d die maatsein teen dieselfde afstand en teen verskillende snelhede is. Die toetsresultate het 15 mm en 0.775 m/s bereik.
Hier, slegs die toepassing van silikonoptiese modulatorvir FMCW word bespreek. In werklikheid is die effek van die silikon optiese modulator nie so goed soos dié vanLiNO3-modulator, hoofsaaklik omdat in 'n silikon optiese modulator, die faseverandering/absorpsiekoëffisiënt/voegkapasitansie nie-lineêr is met die spanningsverandering, soos in die figuur hieronder getoon:
Dit wil sê,
Die uitsetkragverhouding van diemodulatorstelsel is soos volg
Die resultaat is 'n hoë-orde ontstemming:
Dit sal die verbreding van die swaaifrekwensiesein en die afname van die sein-tot-ruisverhouding veroorsaak. So, wat is die manier om die lineariteit van die silikonligmodulator te verbeter? Hier bespreek ons slegs die eienskappe van die toestel self, en bespreek nie die kompensasieskema met behulp van ander hulpstrukture nie.
Een van die redes vir die nie-lineariteit van die modulasiefase met spanning is dat die ligveld in die golfgeleier in verskillende verspreidings van swaar en ligte parameters is en die faseveranderingstempo verskil met die verandering van spanning. Soos in die volgende prentjie getoon, verander die uitputtinggebied met swaar interferensie minder as dié met ligte interferensie.
Die volgende figuur toon die veranderingskurwes van die derde-orde intermodulasievervorming TID en die tweede-orde harmoniese vervorming SHD met die konsentrasie van die geraas, dit wil sê die modulasiefrekwensie. Daar kan gesien word dat die onderdrukkingsvermoë van die ontstemming vir swaar geraas hoër is as dié vir ligte geraas. Daarom help hermenging om lineariteit te verbeter.
Bogenoemde is gelykstaande aan die oorweging van C in die RC-model van MZM, en die invloed van R moet ook in ag geneem word. Die volgende is die veranderingskurwe van CDR3 met die serieweerstand. Daar kan gesien word dat hoe kleiner die serieweerstand, hoe groter die CDR3.
Laastens, maar nie die minste nie, is die effek van die silikonmodulator nie noodwendig slegter as dié van LiNbO3 nie. Soos in die figuur hieronder getoon, is CDR3 van diesilikonmodulatorsal hoër wees as dié van LiNbO3 in die geval van volle voorspanning deur redelike ontwerp van die struktuur en lengte van die modulator. Toetsomstandighede bly konsekwent.
Kortliks, die strukturele ontwerp van die silikonligmodulator kan slegs gematig word, nie genees word nie, en of dit werklik in die FMCW-stelsel gebruik kan word, benodig eksperimentele verifikasie. Indien wel, kan dit transceiver-integrasie bereik, wat voordele inhou vir grootskaalse kostevermindering.
Plasingstyd: 18 Maart 2024