Bộ điều chế quang học silicon cho FMCW

Bộ điều biến quang học siliconcho FMCW

Như chúng ta đã biết, một trong những thành phần quan trọng nhất trong các hệ thống LIDAR dựa trên FMCW là bộ điều biến tuyến tính cao. Nguyên tắc làm việc của nó được hiển thị trong hình sau: Sử dụngBộ điều biến DP-IQdựa trênĐiều chế Band (SSB) đơn (SSB), trên và dướiMzmLàm việc tại Null Point, trên đường và xuống dải bên của WC+WM và WC-WM, WM là tần số điều chế, nhưng đồng thời kênh thấp hơn giới thiệu chênh lệch pha 90 độ, và cuối cùng ánh sáng của WC-WM bị hủy, chỉ có thời hạn thay đổi tần số WC+WM. Trong Hình B, LR Blue là tín hiệu FM Chirp cục bộ, RX Orange là tín hiệu phản xạ và do hiệu ứng Doppler, tín hiệu nhịp cuối cùng tạo ra F1 và F2.

Khoảng cách và tốc độ là:

Sau đây là một bài báo được xuất bản bởi Đại học Thượng Hải Jiaotong năm 2021, vềSSBMáy phát điện thực hiện FMCW dựa trênBộ điều biến ánh sáng silicon.

Hiệu suất của MZM được hiển thị như sau: sự khác biệt về hiệu suất của bộ điều biến cánh tay trên và dưới là tương đối lớn. Tỷ lệ loại bỏ dải sóng mang khác nhau với tốc độ điều chế tần số và hiệu ứng sẽ trở nên tồi tệ hơn khi tần số tăng.

Trong hình dưới đây, kết quả kiểm tra của hệ thống LIDAR cho thấy A/B là tín hiệu nhịp ở cùng tốc độ và ở các khoảng cách khác nhau, và C/D là tín hiệu nhịp ở cùng một khoảng cách và ở các tốc độ khác nhau. Kết quả thử nghiệm đạt 15mm và 0,775m /s.

Ở đây, chỉ có ứng dụng của siliconBộ điều biến quang họcĐối với FMCW được thảo luận. Trong thực tế, hiệu ứng của bộ điều chế quang silicon không tốt bằngBộ điều biến Lino3, chủ yếu là do trong bộ điều biến quang silicon, điện dung thay đổi/hấp thụ pha/điện dung là không tuyến tính với sự thay đổi điện áp, như thể hiện trong hình dưới đây:

Đó là,

Mối quan hệ công suất đầu ra củabộ điều biếnHệ thống như sau
Kết quả là một sự cố định cao:

Những điều này sẽ gây ra sự mở rộng của tín hiệu tần số nhịp và giảm tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm. Vậy cách cải thiện tính tuyến tính của bộ điều biến ánh sáng silicon là gì? Ở đây chúng tôi chỉ thảo luận về các đặc điểm của chính thiết bị và không thảo luận về sơ đồ bồi thường bằng cách sử dụng các cấu trúc phụ trợ khác.
Một trong những lý do cho sự phi tuyến tính của pha điều chế với điện áp là trường ánh sáng trong ống dẫn sóng nằm trong sự phân phối khác nhau của các thông số nặng và ánh sáng và tốc độ thay đổi pha khác nhau với sự thay đổi của điện áp. Như thể hiện trong hình sau. Vùng cạn kiệt với nhiễu nặng thay đổi ít hơn so với nhiễu ánh sáng.

Hình dưới đây cho thấy các đường cong thay đổi của phần méo điều chế bậc ba và độ méo sóng hài bậc hai SHD với nồng độ của sự lộn xộn, nghĩa là tần số điều chế. Có thể thấy rằng khả năng triệt tiêu của sự suy giảm đối với sự lộn xộn nặng nề cao hơn so với sự lộn xộn ánh sáng. Do đó, phối lại giúp cải thiện tính tuyến tính.

Trên đây tương đương với việc xem xét C trong mô hình RC của MZM và ảnh hưởng của R cũng nên được xem xét. Sau đây là đường cong thay đổi của CDR3 với điện trở loạt. Có thể thấy rằng điện trở loạt càng nhỏ, CDR3 càng lớn.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, hiệu ứng của bộ điều biến silicon không nhất thiết phải tệ hơn so với Linbo3. Như được hiển thị trong hình dưới đây, CDR3 củaBộ điều biến siliconsẽ cao hơn so với Linbo3 trong trường hợp sai lệch hoàn toàn thông qua thiết kế hợp lý cấu trúc và độ dài của bộ điều biến. Điều kiện kiểm tra vẫn nhất quán.

Tóm lại, thiết kế cấu trúc của bộ điều biến ánh sáng silicon chỉ có thể được giảm thiểu, không được chữa khỏi và liệu nó có thực sự có thể được sử dụng trong hệ thống FMCW cần xác minh thử nghiệm hay không, nếu nó có thể thực sự, thì nó có thể đạt được sự tích hợp của bộ thu phát, có lợi thế để giảm chi phí quy mô lớn.