Ο οπτικός διαμορφωτής πυριτίου για FMCW

Οπτικός διαμορφωτής πυριτίουΓια FMCW

Όπως όλοι γνωρίζουμε, ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά στα συστήματα LIDAR με βάση το FMCW είναι ο διαμορφωτής υψηλής γραμμικότητας. Η αρχή λειτουργίας του φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα: ΧρήσηΔιαμορφωτής DP-IQμε βάσηΔιαμόρφωση μεμονωμένων πλευρικών ζώνης (SSB), το πάνω και το κάτωMZMΕργαστείτε στο Null Point, στο δρόμο και κάτω από την πλευρική ζώνη WC+WM και WC-WM, το WM είναι η συχνότητα διαμόρφωσης, αλλά ταυτόχρονα το κατώτερο κανάλι εισάγει διαφορά φάσης 90 βαθμών και τέλος το φως του WC-WM ακυρώνεται, μόνο ο όρος μετατόπισης συχνότητας του WC+Wm. Στο σχήμα Β, το LR Blue είναι το τοπικό σήμα FM ChIRP, το RX Orange είναι το ανακλώμενο σήμα και λόγω του αποτελέσματος Doppler, το τελικό σήμα Beat παράγει F1 και F2.

Η απόσταση και η ταχύτητα είναι:

Το παρακάτω είναι ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε από το Πανεπιστήμιο Shanghai Jiaotong το 2021, περίπουSSBγεννήτριες που εφαρμόζουν FMCW με βάσηδιαμορφωτές φωτός πυριτίου.

Η απόδοση του MZM εμφανίζεται ως εξής: Η διαφορά απόδοσης των διαμορφωτών άνω και κάτω βραχίονα είναι σχετικά μεγάλη. Ο λόγος απόρριψης πλευρικής ζώνης του φορέα είναι διαφορετικός με τον ρυθμό διαμόρφωσης συχνότητας και το αποτέλεσμα θα γίνει χειρότερο καθώς αυξάνεται η συχνότητα.

Στο ακόλουθο σχήμα, τα αποτελέσματα των δοκιμών του συστήματος LIDAR δείχνουν ότι το A/B είναι το σήμα Beat με την ίδια ταχύτητα και σε διαφορετικές αποστάσεις και το C/D είναι το σήμα κτύπου στην ίδια απόσταση και σε διαφορετικές ταχύτητες. Τα αποτελέσματα των δοκιμών έφτασαν τα 15mm και 0,775m /s.

Εδώ, μόνο η εφαρμογή του πυριτίουοπτικός διαμορφωτήςΓια το FMCW συζητείται. Στην πραγματικότητα, η επίδραση του οπτικού διαμορφωτή πυριτίου δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή τουΔιαμορφωτής Lino3, κυρίως επειδή σε οπτικό διαμορφωτή πυριτίου, η χωρητικότητα μεταβολής φάσης/απορρόφησης/διασταύρωσης είναι μη γραμμική με την αλλαγή τάσης, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Ήτοι,

Η σχέση ισχύος εξόδου τουρυθμιστήςΤο σύστημα έχει ως εξής
Το αποτέλεσμα είναι μια αποφυγή υψηλής τάξης:

Αυτά θα προκαλέσουν τη διεύρυνση του σήματος συχνότητας Beat και τη μείωση της αναλογίας σήματος προς θόρυβο. Ποιος είναι λοιπόν ο τρόπος βελτίωσης της γραμμικότητας του διαμορφωτή φωτός πυριτίου; Εδώ συζητάμε μόνο τα χαρακτηριστικά της ίδιας της συσκευής και δεν συζητάμε το σχήμα αντιστάθμισης χρησιμοποιώντας άλλες βοηθητικές δομές.
Ένας από τους λόγους για τη μη γραμμικότητα της φάσης διαμόρφωσης με τάση είναι ότι το ελαφρύ πεδίο στον κυματοδηγό βρίσκεται σε διαφορετική κατανομή των παραμέτρων βαρέων και φωτός και ο ρυθμός αλλαγής φάσης είναι διαφορετικός με την αλλαγή της τάσης. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Η περιοχή εξάντλησης με βαρύ παρεμβολές αλλάζει λιγότερο από εκείνη με την παρεμβολή φωτός.

Το ακόλουθο σχήμα δείχνει τις καμπύλες αλλαγής της παραμόρφωσης διαταραχής της τρίτης τάξης και την αρμονική παραμόρφωση της δεύτερης τάξης SHD με τη συγκέντρωση της ακαταστασίας, δηλαδή τη συχνότητα διαμόρφωσης. Μπορεί να φανεί ότι η ικανότητα καταστολής της απελευθέρωσης για βαριά ακαταστασία είναι υψηλότερη από αυτή για ελαφριά ακαταστασία. Επομένως, η ανακατασκευή βοηθά στη βελτίωση της γραμμικότητας.

Τα παραπάνω είναι ισοδύναμα με την εξέταση C στο μοντέλο RC του MZM και θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η επίδραση του R. Το παρακάτω είναι η καμπύλη αλλαγής του CDR3 με την αντίσταση της σειράς. Μπορεί να φανεί ότι όσο μικρότερη είναι η αντίσταση της σειράς, τόσο μεγαλύτερη είναι η CDR3.

Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, η επίδραση του διαμορφωτή πυριτίου δεν είναι απαραιτήτως χειρότερη από αυτή του Linbo3. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, το CDR3 τουδιαμορφωτής πυριτίουθα είναι υψηλότερη από αυτή του Linbo3 στην περίπτωση πλήρους προκατάληψης μέσω λογικού σχεδιασμού της δομής και του μήκους του διαμορφωτή. Οι συνθήκες δοκιμής παραμένουν συνεπείς.

Συνοπτικά, ο δομικός σχεδιασμός του διαμορφωτή φωτός πυριτίου μπορεί να μετριαστεί μόνο, όχι να θεραπευτεί και αν μπορεί πραγματικά να χρησιμοποιηθεί στο σύστημα FMCW χρειάζεται πειραματική επαλήθευση, εάν μπορεί να είναι πραγματικά, τότε μπορεί να επιτύχει την ενσωμάτωση του πομποδέκτη, η οποία έχει πλεονεκτήματα για τη μείωση του κόστους μεγάλης κλίμακας.