Modiwleiddiwr optegol silicon ar gyfer FMCW

Modwlydd optegol siliconar gyfer FMCW

Fel y gwyddom i gyd, un o'r cydrannau pwysicaf mewn systemau Lidar sy'n seiliedig ar FMCW yw'r modiwleiddiwr llinoledd uchel. Dangosir ei egwyddor weithio yn y ffigur canlynol: Gan ddefnyddioModiwleiddiwr DP-IQseiliedigmodiwleiddio band ochr sengl (SSB), yr uchaf a'r isafMZMgweithio ar bwynt null, ar y ffordd ac i lawr band ochr wc+wm a WC-WM, wm yw'r amledd modiwleiddio, ond ar yr un pryd mae'r sianel isaf yn cyflwyno gwahaniaeth cyfnod o 90 gradd, ac yn olaf mae golau WC-WM yn cael ei ganslo, dim ond term symud amledd wc+wm. Yn Ffigur b, LR glas yw'r signal cipio FM lleol, RX oren yw'r signal adlewyrchol, ac oherwydd effaith Doppler, mae'r signal curiad terfynol yn cynhyrchu f1 ac f2.

Y pellter a'r cyflymder yw:

Dyma erthygl a gyhoeddwyd gan Brifysgol Shanghai Jiaotong yn 2021, ynglŷn âSSBgeneraduron sy'n gweithredu FMCW yn seiliedig armodiwlyddion golau silicon.

Dangosir perfformiad MZM fel a ganlyn: Mae'r gwahaniaeth perfformiad rhwng modiwleidyddion y fraich uchaf ac isaf yn gymharol fawr. Mae cymhareb gwrthod band ochr y cludwr yn wahanol gyda'r gyfradd modiwleiddio amledd, a bydd yr effaith yn gwaethygu wrth i'r amledd gynyddu.

Yn y ffigur canlynol, mae canlyniadau profion y system Lidar yn dangos mai a/b yw'r signal curiad ar yr un cyflymder ac ar wahanol bellteroedd, a c/d yw'r signal curiad ar yr un pellter ac ar wahanol gyflymderau. Cyrhaeddodd canlyniadau'r profion 15mm a 0.775m /s.

Yma, dim ond cymhwyso siliconmodiwleiddiwr optegolar gyfer FMCW yn cael ei drafod. Mewn gwirionedd, nid yw effaith modiwleiddiwr optegol silicon cystal ag effaith modiwleiddiwr optegolmodiwleiddiwr LiNO3, yn bennaf oherwydd mewn modiwleiddiwr optegol silicon, nid yw'r newid cyfnod/cyfernod amsugno/cynhwysedd cyffordd yn llinol gyda'r newid foltedd, fel y dangosir yn y ffigur isod:

Hynny yw,

Y berthynas pŵer allbwn o'rmodiwleiddiwrmae'r system fel a ganlyn
Y canlyniad yw dad-diwnio o radd uchel:

Bydd y rhain yn achosi i'r signal amledd curiad ehangu a'r gymhareb signal-i-sŵn leihau. Felly beth yw'r ffordd i wella llinoledd y modiwleiddiwr golau silicon? Yma dim ond nodweddion y ddyfais ei hun yr ydym yn eu trafod, ac nid ydym yn trafod y cynllun iawndal gan ddefnyddio strwythurau ategol eraill.
Un o'r rhesymau dros anlinoledd y cyfnod modiwleiddio gyda foltedd yw bod y maes golau yn y tonfedd mewn dosbarthiad gwahanol o baramedrau trwm a golau ac mae'r gyfradd newid cyfnod yn wahanol gyda'r newid foltedd. Fel y dangosir yn y llun canlynol. Mae'r rhanbarth disbyddu gydag ymyrraeth drwm yn newid llai na'r rhanbarth gydag ymyrraeth ysgafn.

Mae'r ffigur canlynol yn dangos cromliniau newid y TID ystumio rhyngfodiwleiddio trydydd drefn a'r SHD ystumio harmonig ail drefn gyda chrynodiad yr annibendod, hynny yw, amledd y modiwleiddio. Gellir gweld bod gallu atal y dad-diwnio ar gyfer annibendod trwm yn uwch nag ar gyfer annibendod ysgafn. Felly, mae ailgymysgu yn helpu i wella llinoledd.

Mae'r uchod yn gyfwerth ag ystyried C yn y model RC o MZM, a dylid ystyried dylanwad R hefyd. Dyma gromlin newid CDR3 gyda'r gwrthiant cyfres. Gellir gweld po leiaf yw'r gwrthiant cyfres, y mwyaf yw'r CDR3.

Yn olaf ond nid lleiaf, nid yw effaith y modiwleiddiwr silicon o reidrwydd yn waeth nag effaith LiNbO3. Fel y dangosir yn y ffigur isod, CDR3 ymodiwlydd siliconbydd yn uwch na LiNbO3 yn achos rhagfarn lawn trwy ddyluniad rhesymol o strwythur a hyd y modiwleiddiwr. Mae amodau prawf yn parhau'n gyson.

I grynhoi, dim ond lliniaru dyluniad strwythurol y modiwleiddiwr golau silicon y gellir ei wella, ac mae angen gwirio arbrofol a ellir ei ddefnyddio mewn gwirionedd yn y system FMCW, os gellir ei ddefnyddio mewn gwirionedd, yna gall gyflawni integreiddio trawsyrwyr, sydd â manteision ar gyfer lleihau costau ar raddfa fawr.