Kiseloptisk modulator för FMCW

Kiseloptisk modulatorför FMCW

Som vi alla vet är en av de viktigaste komponenterna i FMCW-baserade LIDAR-system den höga linearitetsmodulatorn. Dess arbetsprincip visas i följande figur: med hjälp avDP-IQ-modulatorbaseradEnkel sidbandsmodulering (SSB), den övre och nedreMzmArbetet vid Null Point, på vägen och ner på sidobandet av WC+WM och WC-WM, WM är moduleringsfrekvensen, men samtidigt introducerar den nedre kanalen 90 graders fasskillnad, och slutligen avbryts WC-WM, endast frekvensförskjutningstiden för WC+WM. I figur B är LR Blue den lokala FM -kvitsignalen, Rx Orange är den reflekterade signalen, och på grund av Doppler -effekten producerar den slutliga Beat -signalen F1 och F2.

Avståndet och hastigheten är:

Följande är en artikel publicerad av Shanghai Jiaotong University 2021, ungefärSSBgeneratorer som implementerar FMCW baserat påSilicon Light Modulators.

Prestandan för MZM visas på följande sätt: Prestanda skillnaden för övre och nedre armmodulatorer är relativt stor. Bärens sidobandavstötningsförhållande är annorlunda med frekvensmoduleringshastigheten, och effekten kommer att bli värre när frekvensen ökar.

I följande figur visar testresultaten från LIDAR -systemet att A/B är Beat -signalen med samma hastighet och på olika avstånd, och C/D är Beat -signalen på samma avstånd och med olika hastigheter. Testresultaten nådde 15 mm och 0,775 m /s.

Här är bara applicering av kiseloptisk modulatorför FMCW diskuteras. I verkligheten är effekten av kiseloptisk modulator inte lika bra som den avLINO3 -modulator, främst på grund av att i kiseloptisk modulator är fasförändring/absorptionskoefficient/korsningskapacitans icke-linjär med spänningsförändringen, såsom visas i figuren nedan:

Som är,

Utgångseffektförhållandet förmodulatorSystemet är som följer
Resultatet är en hög orderavtal:

Dessa kommer att orsaka breddning av taktfrekvenssignalen och minskningen av signal-till-brusförhållandet. Så vad är sättet att förbättra lineariteten hos kiselens ljusmodulator? Här diskuterar vi bara egenskaperna hos själva enheten och diskuterar inte kompensationssystemet med andra hjälpstrukturer.
En av orsakerna till moduleringsfasens icke-linearitet med spänningen är att ljusfältet i vågledaren är i olika fördelningar av tunga och lätta parametrar och fasändringshastigheten skiljer sig åt med spänningsförändringen. Som visas på följande bild. Nedbrytningsområdet med tunga störningar förändras mindre än med lätt störning.

Följande figur visar förändringskurvorna för den tredje ordningens intermoduleringsförvrängning TID och den andra ordningens harmoniska distorsion SHD med koncentrationen av röran, det vill säga moduleringsfrekvensen. Det kan ses att undertryckningsförmågan hos avstängningen för tungt röran är högre än för lätt röran. Därför hjälper remixning till att förbättra lineariteten.

Ovanstående motsvarar att överväga C i RC -modellen för MZM, och påverkan av R bör också övervägas. Följande är förändringskurvan för CDR3 med seriemotståndet. Det kan ses att ju mindre seriens motstånd, desto större är CDR3.

Sist men inte minst är effekten av kiselmodulatorn inte nödvändigtvis sämre än för LinBO3. Som visas i figuren nedan, CDR3 förkiselmodulatorkommer att vara högre än för LinBO3 i fallet med full förspänning genom rimlig utformning av modulatorns struktur och längd. Testförhållanden förblir konsekventa.

Sammanfattningsvis kan den strukturella utformningen av kiselljusmodulatorn endast mildras, inte botas, och om det verkligen kan användas i FMCW-systemet behöver experimentell verifiering, om det verkligen kan vara, kan det uppnå sändningsintegration, som har fördelar för storskalig kostnadsminskning.