სილიკონის ოპტიკური მოდულატორი FMCW-სთვის

სილიკონის ოპტიკური მოდულატორიFMCW-სთვის

როგორც ყველამ ვიცით, FMCW-ზე დაფუძნებული Lidar სისტემების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია მაღალი წრფივი მოდულატორი. მისი მუშაობის პრინციპი ნაჩვენებია შემდეგ სურათზე: გამოყენებაDP-IQ მოდულატორიდაფუძნებულიერთი გვერდითი მოდულაცია (SSB), ზედა და ქვედაMZMმუშაობა null წერტილში, გზაზე და wc+wm და WC-WM გვერდითი ზოლის ქვემოთ, wm არის მოდულაციის სიხშირე, მაგრამ ამავე დროს ქვედა არხი შემოაქვს 90 გრადუსიან ფაზურ განსხვავებას და ბოლოს WC-WM შუქს. გაუქმებულია, მხოლოდ wc+wm სიხშირის ცვლის ვადა. ბ სურათზე, LR ლურჯი არის ადგილობრივი FM ჩირქის სიგნალი, RX ნარინჯისფერი არის ასახული სიგნალი და დოპლერის ეფექტის გამო, საბოლოო დარტყმის სიგნალი წარმოქმნის f1 და f2.

მანძილი და სიჩქარეა:

ქვემოთ მოცემულია სტატია, რომელიც გამოქვეყნდა შანხაის ჯიაოტონგის უნივერსიტეტის მიერ 2021 წელს, შესახებSSBგენერატორები, რომლებიც ახორციელებენ FMCW-ს საფუძველზესილიკონის სინათლის მოდულატორები.

MZM-ის მოქმედება ნაჩვენებია შემდეგნაირად: ზედა და ქვედა მკლავის მოდულატორების მუშაობის სხვაობა შედარებით დიდია. გადამზიდავი გვერდითი ზოლის უარყოფის კოეფიციენტი განსხვავებულია სიხშირის მოდულაციის სიჩქარით და ეფექტი გაუარესდება სიხშირის მატებასთან ერთად.

შემდეგ სურათზე, ლიდარის სისტემის ტესტის შედეგები აჩვენებს, რომ a/b არის დარტყმის სიგნალი იმავე სიჩქარით და სხვადასხვა დისტანციებზე, ხოლო c/d არის დარტყმის სიგნალი იმავე მანძილზე და სხვადასხვა სიჩქარეზე. ტესტის შედეგებმა მიაღწია 15 მმ და 0,775 მ / წმ.

აქ მხოლოდ სილიკონის გამოყენებააოპტიკური მოდულატორიFMCW-სთვის განიხილება. სინამდვილეში, სილიციუმის ოპტიკური მოდულატორის ეფექტი არ არის ისეთი კარგი, როგორც ესLiNO3 მოდულატორიძირითადად იმის გამო, რომ სილიკონის ოპტიკურ მოდულატორში ფაზის ცვლილება/შთანთქმის კოეფიციენტი/შეერთების ტევადობა არაწრფივია ძაბვის ცვლილებასთან, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში:

ანუ

გამომავალი სიმძლავრის ურთიერთობამოდულატორისისტემა ასეთია
შედეგი არის მაღალი წესრიგის დეტუნირება:

ეს გამოიწვევს დარტყმის სიხშირის სიგნალის გაფართოებას და სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობის შემცირებას. რა არის გზა სილიკონის სინათლის მოდულატორის წრფივობის გასაუმჯობესებლად? აქ ჩვენ განვიხილავთ მხოლოდ თავად მოწყობილობის მახასიათებლებს და არ განვიხილავთ კომპენსაციის სქემას სხვა დამხმარე სტრუქტურების გამოყენებით.
ძაბვასთან მოდულაციის ფაზის არაწრფივობის ერთ-ერთი მიზეზი არის ის, რომ ტალღის ველში არის მძიმე და მსუბუქი პარამეტრების განსხვავებული განაწილება და ფაზის ცვლილების სიჩქარე განსხვავებულია ძაბვის ცვლილებით. როგორც ნაჩვენებია შემდეგ სურათზე. ამოწურვის რეგიონი მძიმე ჩარევით იცვლება ნაკლებად, ვიდრე მსუბუქი ჩარევით.

ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს მესამე რიგის ინტერმოდულაციის დამახინჯების TID-ის და მეორე რიგის ჰარმონიული დამახინჯების SHD-ის ცვლილების მრუდები არეულობის კონცენტრაციით, ანუ მოდულაციის სიხშირით. ჩანს, რომ დეტუნინგის ჩახშობის უნარი მძიმე არეულობისთვის უფრო მაღალია, ვიდრე მსუბუქი არეულობისთვის. ამიტომ, რემიქსი ხელს უწყობს წრფივობის გაუმჯობესებას.

ზემოაღნიშნული უდრის C განხილვას MZM-ის RC მოდელში და ასევე გასათვალისწინებელია R-ის გავლენა. ქვემოთ მოცემულია CDR3-ის ცვლილების მრუდი სერიის წინააღმდეგობით. ჩანს, რომ რაც უფრო მცირეა სერიის წინააღმდეგობა, მით უფრო დიდია CDR3.

და ბოლოს, მაგრამ არანაკლებ მნიშვნელოვანია, სილიციუმის მოდულატორის ეფექტი სულაც არ არის უარესი, ვიდრე LiNbO3. როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე, CDR3-ისსილიკონის მოდულატორიუფრო მაღალი იქნება ვიდრე LiNbO3-ის სრული მიკერძოების შემთხვევაში მოდულატორის სტრუქტურისა და სიგრძის გონივრული დიზაინის გამო. ტესტის პირობები რჩება თანმიმდევრული.

მოკლედ, სილიკონის სინათლის მოდულატორის სტრუქტურული დიზაინი შეიძლება მხოლოდ შერბილდეს, არ განიკურნოს, და შესაძლებელია თუ არა მისი გამოყენება FMCW სისტემაში, საჭიროებს ექსპერიმენტულ შემოწმებას, თუ ეს მართლაც შესაძლებელია, მაშინ მას შეუძლია მიაღწიოს გადამცემის ინტეგრაციას, რომელსაც აქვს უპირატესობები. ხარჯების ფართომასშტაბიანი შემცირებისთვის.