Кремний оптикалық модуляторыFMCW үшін
Барлығымызға белгілі, FMCW негізіндегі Lidar жүйелерінің ең маңызды компоненттерінің бірі - жоғары сызықтық модулятор. Оның жұмыс принципі келесі суретте көрсетілген: ҚолдануDP-IQ модуляторынегізделгенбір бүйірлік жолақты модуляция (SSB), жоғарғы және төменгіMZMнөлдік нүктеде, жолда және wc+wm және WC-WM бүйірлік жолағы бойынша жұмыс істегенде, wm модуляция жиілігі болып табылады, бірақ сонымен бірге төменгі арна 90 градус фазалық айырмашылықты енгізеді, және соңында WC-WM жарығы жойылады, тек wc+wm жиілік ығысу мүшесі ғана қалады. b суретте LR көк түсі жергілікті FM шырылдау сигналы, RX қызғылт сары түсі шағылысқан сигнал, ал Допплер эффектісіне байланысты соңғы соққы сигналы f1 және f2 шығарады.
Қашықтық пен жылдамдық келесідей:
Төменде Шанхай Цзяотун университетінің 2021 жылы жариялаған мақаласы берілген, ол туралыSSBнегізінде FMCW іске асыратын генераторларкремний жарық модуляторлары.
MZM өнімділігі келесідей көрсетілген: Жоғарғы және төменгі иық модуляторларының өнімділік айырмашылығы салыстырмалы түрде үлкен. Тасымалдаушы бүйірлік жолақтың қабылданбау коэффициенті жиілік модуляциясының жылдамдығымен ерекшеленеді және әсері жиілік артқан сайын нашарлайды.
Келесі суретте Lidar жүйесінің сынақ нәтижелері a/b - бірдей жылдамдықтағы және әртүрлі қашықтықтағы соққы сигналы, ал c/d - бірдей қашықтықтағы және әртүрлі жылдамдықтағы соққы сигналы екенін көрсетеді. Сынақ нәтижелері 15 мм және 0,775 м/с жетті.
Мұнда тек кремнийді қолдануоптикалық модуляторFMCW үшін талқыланады. Шын мәнінде, кремний оптикалық модуляторының әсері ... сияқты жақсы емес.LiNO3 модуляторынегізінен кремний оптикалық модуляторында фазаның өзгеруі/жұтылу коэффициенті/түйіспе сыйымдылығы кернеудің өзгеруімен сызықты емес болғандықтан, төмендегі суретте көрсетілгендей:
Яғни,
Шығыс қуатының қатынасымодуляторжүйе келесідей
Нәтижесінде жоғары ретті детективтік реттеу жүргізіледі:
Бұлар соққы жиілігі сигналының кеңеюіне және сигнал-шуыл қатынасының төмендеуіне әкеледі. Сонымен, кремний жарық модуляторының сызықтығын жақсартудың жолы қандай? Мұнда біз тек құрылғының өзінің сипаттамаларын талқылаймыз және басқа көмекші құрылымдарды пайдаланатын компенсация схемасын талқыламаймыз.
Кернеумен модуляция фазасының сызықтық емес болуының бір себебі - толқын өткізгіштегі жарық өрісі ауыр және жеңіл параметрлердің әртүрлі таралуында және фазаның өзгеру жылдамдығы кернеудің өзгеруімен әртүрлі болады. Келесі суретте көрсетілгендей. Ауыр интерференция кезіндегі сарқылу аймағы жарық интерференциясына қарағанда аз өзгереді.
Келесі суретте үшінші ретті интермодуляциялық бұрмалау TID және екінші ретті гармоникалық бұрмалау SHD өзгеру қисықтары шашыраңқылықтың концентрациясымен, яғни модуляция жиілігімен көрсетілген. Ауыр шашыраңқылық үшін детекторлаудың басу қабілеті жеңіл шашыраңқылыққа қарағанда жоғары екенін көруге болады. Сондықтан, ремикс сызықтықты жақсартуға көмектеседі.
Жоғарыда айтылғандар MZM RC моделінде C-ны қарастыруға тең, және R-дің әсерін де ескеру қажет. Төменде CDR3-тің тізбектей кедергімен өзгеру қисығы келтірілген. Тізбектей кедергі неғұрлым кіші болса, CDR3 соғұрлым үлкен болатынын көруге болады.
Соңғы, бірақ маңыздысы, кремний модуляторының әсері LiNbO3 әсерінен міндетті түрде нашар емес. Төмендегі суретте көрсетілгендей, CDR3кремний модуляторыМодулятордың құрылымы мен ұзындығын ақылға қонымды жобалау арқылы толық ығысу жағдайында LiNbO3-тен жоғары болады. Сынақ шарттары тұрақты болып қалады.
Қысқаша айтқанда, кремний жарық модуляторының құрылымдық дизайнын тек азайтуға болады, емдеуге болмайды, және оны FMCW жүйесінде шынымен қолдануға бола ма, жоқ па, эксперименттік тексеру қажет, егер ол шынымен де қолданыла алса, онда ол қабылдағыш-трансиверлік интеграцияға қол жеткізе алады, бұл шығындарды ауқымды түрде азайтудың артықшылықтарына ие.
Жарияланған уақыты: 18 наурыз 2024 ж.