FMCW uchun kremniy optik modulyatori

Silikon optik modulyatoriFMCW uchun

Barchamizga ma'lumki, FMCW asosidagi Lidar tizimlarining eng muhim komponentlaridan biri yuqori chiziqlilik modulyatoridir. Uning ishlash printsipi quyidagi rasmda ko'rsatilgan: FoydalanishDP-IQ modulyatoriasoslanganbitta yon polosali modulyatsiya (SSB), yuqori va pastkiMZMnol nuqtada, yo'lda va wc+wm va WC-WM yon diapazonida ishlaganda, wm modulyatsiya chastotasi, lekin shu bilan birga pastki kanal 90 daraja faza farqini kiritadi va nihoyat WC-WM yorug'ligi bekor qilinadi, faqat wc+wm chastotasi o'zgarishi sharti. b-rasmda LR ko'k rang mahalliy FM chirp signali, RX to'q sariq rang aks etgan signal va Doppler effekti tufayli oxirgi urish signali f1 va f2 ni hosil qiladi.

Masofa va tezlik quyidagicha:

Quyida Shanxay Jiaotong universiteti tomonidan 2021-yilda nashr etilgan maqola keltirilgan.SSBasosida FMCW ni amalga oshiradigan generatorlarkremniy yorug'lik modulyatorlari.

MZM ning ishlashi quyidagicha ko'rsatilgan: Yuqori va pastki qo'l modulyatorlarining ishlash farqi nisbatan katta. Tashuvchi yon polosani rad etish nisbati chastota modulyatsiyasi tezligi bilan farq qiladi va chastota oshgani sayin ta'sir yomonlashadi.

Quyidagi rasmda Lidar tizimining sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, a/b bir xil tezlikda va turli masofalarda urilish signali, c/d esa bir xil masofada va turli tezliklarda urilish signali. Sinov natijalari 15 mm va 0,775 m/s ga yetdi.

Bu yerda faqat kremniy qo'llanilishioptik modulyatorFMCW uchun muhokama qilinadi. Aslida, kremniy optik modulyatorining ta'siri unchalik yaxshi emasLiNO3 modulyatori, asosan, chunki kremniy optik modulyatorida faza o'zgarishi/yutilish koeffitsienti/birikma sig'imi kuchlanish o'zgarishi bilan chiziqli emas, quyidagi rasmda ko'rsatilgandek:

Ya'ni,

Chiqish quvvati munosabatimodulyatortizim quyidagicha
Natijada yuqori darajadagi detuning amalga oshiriladi:

Bular zarba chastotasi signalining kengayishiga va signal-shovqin nisbatining pasayishiga olib keladi. Xo'sh, kremniy yorug'lik modulyatorining chiziqliligini qanday yaxshilash mumkin? Bu yerda biz faqat qurilmaning o'ziga xos xususiyatlarini muhokama qilamiz va boshqa yordamchi tuzilmalardan foydalangan holda kompensatsiya sxemasini muhokama qilmaymiz.
Kuchlanish bilan modulyatsiya fazasining chiziqli emasligining sabablaridan biri shundaki, to'lqin yo'riqnomasidagi yorug'lik maydoni og'ir va yengil parametrlarning turlicha taqsimlanishida bo'ladi va faza o'zgarish tezligi kuchlanish o'zgarishi bilan farq qiladi. Quyidagi rasmda ko'rsatilgandek. Kuchli interferentsiya bilan kamayish sohasi yorug'lik interferentsiyasiga qaraganda kamroq o'zgaradi.

Quyidagi rasmda uchinchi tartibli intermodulyatsiya buzilishi TID va ikkinchi tartibli garmonik buzilish SHD ning chalkashlik konsentratsiyasi, ya'ni modulyatsiya chastotasi bilan o'zgarish egri chiziqlari ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, og'ir chalkashlik uchun detuning bostirish qobiliyati yengil chalkashlik uchun bo'lganidan yuqori. Shuning uchun, remikslash chiziqlilikni yaxshilashga yordam beradi.

Yuqoridagilar MZM ning RC modelida C ni ko'rib chiqishga teng va R ning ta'sirini ham hisobga olish kerak. Quyida CDR3 ning ketma-ket qarshilik bilan o'zgarish egri chizig'i keltirilgan. Ko'rinib turibdiki, ketma-ket qarshilik qanchalik kichik bo'lsa, CDR3 shuncha katta bo'ladi.

Va nihoyat, kremniy modulyatorining ta'siri LiNbO3 ta'siridan yomonroq emas. Quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, CDR3 ningkremniy modulyatoriModulyatorning tuzilishi va uzunligini oqilona loyihalash orqali to'liq qiyshayish holatida LiNbO3 dan yuqori bo'ladi. Sinov shartlari izchil bo'lib qolmoqda.

Xulosa qilib aytganda, kremniy yorug'lik modulyatorining strukturaviy dizayni faqat yumshatilishi mumkin, davolanmaydi va uni FMCW tizimida haqiqatan ham ishlatish mumkinmi yoki yo'qmi, eksperimental tekshirishni talab qiladi, agar u haqiqatan ham mumkin bo'lsa, u holda u qabul qilgich-uzatgich integratsiyasiga erishishi mumkin, bu esa keng ko'lamli xarajatlarni kamaytirish uchun afzalliklarga ega.