Optisk modulator av kiselför FMCW
Som vi alla vet är en av de viktigaste komponenterna i FMCW-baserade Lidar-system höglinjäritetsmodulatorn. Dess arbetsprincip visas i följande figur: AnvändaDP-IQ modulatorbaseradenkel sidbandsmodulering (SSB), den övre och nedreMZMarbeta vid nollpunkten, på vägen och längs sidobandet för wc+wm och WC-WM, wm är moduleringsfrekvensen, men samtidigt introducerar den nedre kanalen 90 graders fasskillnad, och slutligen ljuset från WC-WM avbryts, endast frekvensskifttermen wc+wm. I figur b är LR-blått den lokala FM-chirp-signalen, RX orange är den reflekterade signalen, och på grund av dopplereffekten producerar den slutliga taktsignalen f1 och f2.
Avståndet och hastigheten är:
Följande är en artikel publicerad av Shanghai Jiaotong University 2021, omSSBgeneratorer som implementerar FMCW baserat påkiselljusmodulatorer.
Prestanda för MZM visas enligt följande: Prestandaskillnaden mellan över- och underarmsmodulatorer är relativt stor. Bärvågssidobandets avvisningsförhållande är annorlunda med frekvensmodulationshastigheten, och effekten kommer att bli värre när frekvensen ökar.
I följande figur visar testresultaten för Lidar-systemet att a/b är slagsignalen vid samma hastighet och på olika avstånd, och c/d är slagsignalen på samma avstånd och vid olika hastigheter. Testresultaten nådde 15 mm och 0,775 m/s.
Här, endast applicering av kiseloptisk modulatorför FMCW diskuteras. I verkligheten är effekten av kiseloptisk modulator inte lika bra somLiNO3 modulator, främst på grund av att i optisk kiselmodulator är fasändringen/absorptionskoefficienten/övergångskapacitansen icke-linjär med spänningsändringen, som visas i figuren nedan:
Som är,
Uteffektförhållandet förmodulatorsystemet är som följer
Resultatet är en avstämning av hög ordning:
Dessa kommer att orsaka breddning av slagfrekvenssignalen och minskning av signal-brusförhållandet. Så hur kan man förbättra linjäriteten hos kiselljusmodulatorn? Här diskuterar vi bara egenskaperna hos själva enheten och diskuterar inte kompensationsschemat med hjälp av andra hjälpstrukturer.
En av anledningarna till icke-linjäriteten hos moduleringsfasen med spänning är att ljusfältet i vågledaren är i olika fördelning av tunga och lätta parametrar och fasändringshastigheten är olika med spänningsändringen. Som visas på följande bild. Utarmningsområdet med kraftig interferens ändras mindre än det med lätt interferens.
Följande figur visar förändringskurvorna för tredje ordningens intermodulationsdistorsion TID och andra ordningens övertonsdistorsion SHD med koncentrationen av klutter, det vill säga moduleringsfrekvensen. Det kan ses att undertryckningsförmågan hos avstämningen för kraftigt klotter är högre än för lätt klotter. Därför hjälper remixing till att förbättra linjäriteten.
Ovanstående motsvarar att överväga C i RC-modellen av MZM, och påverkan av R bör också beaktas. Följande är förändringskurvan för CDR3 med serieresistansen. Det kan ses att ju mindre seriemotstånd, desto större är CDR3.
Sist men inte minst, effekten av kiselmodulatorn är inte nödvändigtvis sämre än LiNbO3. Som visas i figuren nedan, CDR3 avkiselmodulatorkommer att vara högre än för LiNbO3 i fallet med full förspänning genom rimlig utformning av strukturen och längden på modulatorn. Testförhållandena förblir konsekventa.
Sammanfattningsvis kan den strukturella designen av kiselljusmodulatorn bara mildras, inte härdas, och om den verkligen kan användas i FMCW-systemet behöver experimentell verifiering, om den verkligen kan vara det, då kan den uppnå transceiverintegration, vilket har fördelar för storskalig kostnadsminskning.
Posttid: Mar-18-2024