FMCW үчүн кремний оптикалык модулятору

Кремний оптикалык модуляторуFMCW үчүн

Баарыбызга белгилүү болгондой, FMCW негизиндеги Lidar системаларынын эң маанилүү компоненттеринин бири жогорку сызыктуу модулятор болуп саналат. Анын иштөө принциби төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн: КолдонууDP-IQ модуляторунегизделгенбир каптал тилкелүү модуляция (SSB), үстүнкү жана төмөнкүMZMнөл чекитинде, жолдо жана wc+wm жана WC-WM каптал тилкесинде иштөө, wm - модуляция жыштыгы, бирок ошол эле учурда төмөнкү канал 90 градус фазалык айырманы киргизет, акырында WC-WM жарыгы жокко чыгарылат, wc+wm жыштыгын жылдыруу мөөнөтү гана. б-сүрөттө LR көк – жергиликтүү FM чиркөө сигналы, RX кызгылт сары – чагылдырылган сигнал, ал эми Доплер эффектинин аркасында акыркы согуу сигналы f1 жана f2ди чыгарат.

Аралык жана ылдамдык болуп төмөнкүлөр саналат:

Төмөндө 2021-жылы Шанхай Цзяотонг университети тарабынан жарыяланган макала, жөнүндөSSBнегизинде FMCW ишке ашыруучу генераторлоркремний жарык модуляторлору.

MZM көрсөткүчтөрү төмөнкүчө чагылдырылган: Жогорку жана төмөнкү кол модуляторлорунун иштешинин айырмасы салыштырмалуу чоң. Ташуучу каптал тилкесин четке кагуу катышы жыштык модуляциясынын ылдамдыгы менен айырмаланат жана жыштыктын өсүшү менен эффект начарлайт.

Төмөнкү сүрөттө Lidar системасынын тестирлөө натыйжалары a/b бир эле ылдамдыкта жана ар кандай аралыкта согуу сигналы, ал эми c/d бир эле аралыкта жана ар кандай ылдамдыкта согуу сигналы экенин көрсөтүп турат. Сыноолордун жыйынтыгы 15мм жана 0,775м/с жеткен.

Бул жерде, бир гана кремний колдонууоптикалык модуляторFMCW үчүн талкууланат. Чындыгында, кремнийдик оптикалык модулятордун эффекти аныкындай жакшы эмесLiNO3 модулятору, негизинен кремнийдик оптикалык модулятордо фазалык өзгөрүү/жутуу коэффиценти/төшөлүү сыйымдуулугу төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, чыңалуунун өзгөрүшү менен сызыктуу эмес болгондуктан:

Ушул,

чыгуучу кубаттуулуктун байланышымодуляторсистемасы төмөнкүдөй
Натыйжада жогорку даражадагы детунинг болуп саналат:

Булар согуу жыштыгы сигналынын кеңейишине жана сигналдын ызы-чуунун катышынын төмөндөшүнө алып келет. Ошентип, кремний жарык модуляторунун сызыктуулугун жакшыртуунун жолу кандай? Бул жерде биз бир гана аппараттын өзүнүн өзгөчөлүктөрүн талкуулайбыз, жана башка көмөкчү түзүлүштөрдү колдонуу менен компенсация схемасын талкуулабайт.
Модуляция фазасынын чыңалуу менен сызыктуу эместигинин себептеринин бири – толкун өткөргүчтөгү жарык талаасы оор жана жеңил параметрлердин ар кандай бөлүштүрүлүшү жана чыңалуунун өзгөрүшү менен фазалык өзгөрүү ылдамдыгы ар кандай болушу. Төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Оор интерференция менен түгөнүү аймагы жеңил интерференцияга караганда азыраак өзгөрөт.

Төмөнкү сүрөттө башаламандыктын концентрациясы, башкача айтканда модуляция жыштыгы менен үчүнчү тартиптеги интермодуляциялык бурмалоо TID жана экинчи тартиптеги гармоникалык бурмалоо SHD өзгөрүү ийри сызыктары көрсөтүлгөн. Оор башаламандыкты аныктоонун басуу жөндөмдүүлүгү жеңил баш аламандыкка караганда жогору экенин көрүүгө болот. Ошондуктан, ремикс сызыктуулугун жакшыртууга жардам берет.

Жогоруда айтылгандар MZMдин RC моделиндеги Сти кароого барабар жана R таасирин да эске алуу керек. Төмөнкү катар каршылык менен CDR3 өзгөрүү ийри болуп саналат. Бул катар каршылык кичинекей, CDR3 чоң экенин көрүүгө болот.

Акыркысы, бирок эң аз дегенде, кремний модуляторунун таасири LiNbO3тен жаман эмес. Төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, CDR3кремний модуляторумодулятордун түзүмүн жана узундугун акылга сыярлык долбоорлоо аркылуу толук бурмаланган учурда LiNbO3 караганда жогору болот. Сыноо шарттары ырааттуу бойдон калууда.

Кыскача айтканда, кремний жарык модуляторунун структуралык дизайнын жумшартууга гана болот, айыктырууга болбойт жана аны FMCW тутумунда чындап эле колдонсо болобу, эксперименталдык текшерүү керек, эгер чындап эле мүмкүн болсо, анда ал артыкчылыктарга ээ болгон трансивер интеграциясына жетише алат. ири масштабдагы чыгымдарды азайтуу үчүн.