Кремнийлі оптикалық модуляторFMCW үшін
Барлығымыз білетіндей, FMCW негізіндегі Lidar жүйелеріндегі ең маңызды құрамдастардың бірі жоғары сызықтық модулятор болып табылады. Оның жұмыс принципі келесі суретте көрсетілген: ҚолдануDP-IQ модуляторынегізделгенжалғыз бүйірлік жолақты модуляция (SSB), жоғарғы және төменгіMZMнөлдік нүктеде, жолда және төмен қарай wc+wm және WC-WM бүйірлік жолағында жұмыс, wm - модуляция жиілігі, бірақ сонымен бірге төменгі арна 90 градус фазалық айырмашылықты енгізеді және соңында WC-WM жарығы шығады. жойылады, тек wc+wm жиілігінің ауысу мерзімі. b суретінде LR көк - жергілікті FM шырылдау сигналы, RX қызғылт сары - шағылысқан сигнал және Доплер эффектісіне байланысты соңғы соққы сигналы f1 және f2 шығарады.
Қашықтық пен жылдамдық:
Төменде Шанхай Цзяотонг университетінің 2021 жылы жарияланған мақаласы берілгенSSBнегізінде FMCW іске асыратын генераторларкремний жарық модуляторлары.
MZM өнімділігі келесідей көрсетілген: Жоғарғы және төменгі қол модуляторларының өнімділік айырмашылығы салыстырмалы түрде үлкен. Тасымалдаушының бүйірлік жолағын қабылдамау коэффициенті жиілік модуляциясының жылдамдығымен ерекшеленеді және жиілік артқан сайын әсер нашарлайды.
Келесі суретте Lidar жүйесінің сынақ нәтижелері a/b - бірдей жылдамдықтағы және әртүрлі қашықтықтағы соғу сигналы, ал c/d - бірдей қашықтықта және әртүрлі жылдамдықтағы соққы сигналы екенін көрсетеді. Сынақ нәтижелері 15 мм және 0,775 м/с жетті.
Мұнда тек кремний қолдануоптикалық модуляторFMCW үшін талқыланады. Шындығында, кремний оптикалық модуляторының әсері онымен салыстырғанда жақсы емесLiNO3 модуляторы, негізінен кремнийлі оптикалық модуляторда фазалық өзгеріс/жұтылу коэффициенті/қосылу сыйымдылығы төмендегі суретте көрсетілгендей кернеудің өзгеруімен сызықты емес болғандықтан:
Яғни,
шығыс қуатының қатынасымодуляторжүйесі келесідей
Нәтиже жоғары ретті детунинг болып табылады:
Бұл соққы жиілігі сигналының кеңеюіне және сигнал-шу қатынасының төмендеуіне әкеледі. Сонымен, кремний жарық модуляторының сызықтылығын жақсартудың жолы қандай? Мұнда біз тек құрылғының сипаттамаларын талқылаймыз, ал басқа қосалқы құрылымдарды пайдалана отырып, өтемақы схемасын талқыламаймыз.
Модуляция фазасының кернеумен сызықты еместігінің себептерінің бірі толқын өткізгіштегі жарық өрісінің ауыр және жеңіл параметрлердің әртүрлі таралуында және кернеудің өзгеруімен фазаның өзгеру жылдамдығының әртүрлі болуы. Келесі суретте көрсетілгендей. Ауыр кедергісі бар сарқылу аймағы жеңіл кедергіге қарағанда аз өзгереді.
Келесі суретте үшінші ретті интермодуляциялық бұрмалану TID және екінші ретті гармоникалық бұрмалану SHD кедергінің концентрациясымен, яғни модуляция жиілігінің өзгеру қисықтары көрсетілген. Ауыр ретсіздікті анықтаудың басу қабілеті жеңіл тәртіпсіздікке қарағанда жоғары екенін көруге болады. Сондықтан ремикс сызықтықты жақсартуға көмектеседі.
Жоғарыда айтылғандар MZM-нің RC үлгісіндегі С-ны қарастыруға баламалы және R әсерін де ескеру керек. Төменде тізбекті кедергісі бар CDR3 өзгеру қисығы берілген. Тізбекті кедергі неғұрлым аз болса, CDR3 соғұрлым үлкенірек екенін көруге болады.
Соңғысы, бірақ кем дегенде, кремний модуляторының әсері LiNbO3 әсерінен міндетті түрде нашар емес. Төмендегі суретте көрсетілгендей, CDR3кремний модуляторымодулятордың құрылымы мен ұзындығының негізделген жобалануы арқылы толық ауытқу жағдайында LiNbO3-тен жоғары болады. Сынақ шарттары тұрақты болып қалады.
Қорытындылай келе, кремний жарық модуляторының құрылымдық дизайнын емдеуге болмайды, тек жеңілдетуге болады және оны FMCW жүйесінде шынымен қолдануға болатындығын эксперименттік тексеру қажет, егер ол шынымен де мүмкін болса, онда ол артықшылықтарға ие трансивер интеграциясына қол жеткізе алады. ауқымды шығындарды азайту үшін.
Хабарлама уақыты: 18 наурыз 2024 ж