Modulateur optique en siliciumpour FMCW
Comme nous le savons tous, l'un des composants les plus importants des systèmes LIDAR basés sur FMCW est le modulateur de linéarité élevé. Son principe de travail est illustré dans la figure suivante: en utilisantModulateur DP-IQbaséModulation à bande latérale unique (SSB), le haut et le basMzmTravaille à Null Point, sur la route et en bas de la bande latérale de WC + WM et WC-WM, WM est la fréquence de modulation, mais en même temps, le canal inférieur introduit une différence de phase de 90 degrés, et enfin la lumière de WC-WM est annulée, seul le terme de décalage de fréquence de WC + WM. Dans la figure B, LR Blue est le signal CHIRP FM local, Rx Orange est le signal réfléchi, et en raison de l'effet Doppler, le signal de battement final produit F1 et F2.
La distance et la vitesse sont:
Ce qui suit est un article publié par l'Université de Shanghai Jiaotong en 2021, à proposSSBles générateurs qui implémentent FMCW en fonction demodulateurs de lumière en silicium.
Les performances de MZM sont montrées comme suit: la différence de performance des modulateurs de bras supérieur et inférieur est relativement grande. Le rapport de rejet de la bande latérale porteuse est différent avec le taux de modulation de fréquence, et l'effet s'aggravera à mesure que la fréquence augmentera.
Dans la figure suivante, les résultats des tests du système LiDAR montrent que A / B est le signal de battement à la même vitesse et à différentes distances, et C / D est le signal de battement à la même distance et à différentes vitesses. Les résultats des tests ont atteint 15 mm et 0,775 m / s.
Ici, seulement l'application du siliciummodulateur optiquecar FMCW est discuté. En réalité, l'effet du modulateur optique en silicium n'est pas aussi bon que celui deModulateur Lino3, principalement parce que dans le modulateur optique en silicium, le changement de phase / coefficient d'absorption / la capacité de jonction est non linéaire avec le changement de tension, comme indiqué dans la figure ci-dessous:
C'est,
La relation de puissance de sortie dumodulateurle système est le suivant
Le résultat est un désaccord de haut niveau:
Ceux-ci entraîneront l'élargissement du signal de fréquence de battement et la diminution du rapport signal / bruit. Alors, quelle est la façon d'améliorer la linéarité du modulateur de lumière en silicium? Ici, nous ne discutons que des caractéristiques de l'appareil lui-même et ne discutons pas du schéma de compensation en utilisant d'autres structures auxiliaires.
L'une des raisons de la non-linéarité de la phase de modulation avec la tension est que le champ lumineux du guide d'onde est dans une distribution différente des paramètres lourds et lumineux et que le taux de changement de phase est différent avec le changement de tension. Comme indiqué dans l'image suivante. La région de déplétion avec une interférence lourde change moins que celle avec des interférences légères.
La figure suivante montre les courbes de changement de la distorsion d'intermodulation du troisième ordre TID et la distorsion harmonique de second ordre SHD avec la concentration de l'encombrement, c'est-à-dire la fréquence de modulation. On peut voir que la capacité de suppression du désaccord pour l'encombrement lourd est plus élevée que celle de l'encombrement léger. Par conséquent, le remixage aide à améliorer la linéarité.
Ce qui précède équivaut à considérer C dans le modèle RC de MZM, et l'influence de R doit également être prise en compte. Ce qui suit est la courbe de changement de CDR3 avec la résistance de la série. On peut voir que plus la résistance de la série est petite, plus le CDR3 est grand.
Enfin et surtout, l'effet du modulateur de silicium n'est pas nécessairement pire que celui de Linbo3. Comme indiqué dans la figure ci-dessous, CDR3 dumodulateur en siliciumsera supérieur à celui de Linbo3 dans le cas d'un biais complet par une conception raisonnable de la structure et de la longueur du modulateur. Les conditions de test restent cohérentes.
En résumé, la conception structurelle du modulateur de lumière de silicium ne peut être atténuée, pas guéri, et si elle peut vraiment être utilisée dans le système FMCW nécessite une vérification expérimentale, si elle peut être vraiment, alors elle peut atteindre l'intégration de l'émetteur-récepteur, qui présente des avantages pour une réduction des coûts à grande échelle.
Heure du poste: 18 mars-2024