FMCW용 실리콘 광변조기

실리콘 광 변조기FMCW용

우리 모두 알고 있듯이 FMCW 기반 Lidar 시스템에서 가장 중요한 구성 요소 중 하나는 고선형 변조기입니다. 작동 원리는 다음 그림에 나와 있습니다.DP-IQ 변조기기반을 둔단측파대 변조(SSB), 위쪽과 아래쪽MZM널 포인트, wc+wm 및 WC-WM의 측파대 아래에서 작동합니다. wm은 변조 주파수이지만 동시에 하위 채널은 90도 위상차를 도입하고 마지막으로 WC-WM의 빛을 발생시킵니다. 취소되고 wc+wm의 주파수 편이 항만 나타납니다. 그림 b에서 LR 파란색은 로컬 FM 처프 신호이고, RX 주황색은 반사 신호이며, 도플러 효과로 인해 최종 비트 신호는 f1과 f2를 생성합니다.

거리와 속도는 다음과 같습니다.

다음은 상하이교통대학교가 2021년에 발표한 기사입니다.SSB기반으로 FMCW를 구현하는 발전기실리콘 광 변조기.

MZM의 성능은 다음과 같습니다. 상부 및 하부 암 모듈레이터의 성능 차이는 상대적으로 큽니다. 반송파 측파대 제거율은 주파수 변조율에 따라 달라지며, 주파수가 증가할수록 효과는 더욱 악화됩니다.

다음 그림에서 Lidar 시스템의 테스트 결과는 a/b가 동일한 속도, 서로 다른 속도에서의 비트 신호이고, c/d가 동일한 거리, 서로 다른 속도에서의 비트 신호임을 ​​보여줍니다. 테스트 결과는 15mm 및 0.775m/s에 도달했습니다.

여기에는 실리콘만을 적용해광 변조기FMCW에 대해 논의됩니다. 실제로 실리콘 광변조기의 효과는 광변조기만큼 좋지 않습니다.LiNO3 변조기, 주로 실리콘 광 변조기에서 위상 변화/흡수 계수/접합 커패시턴스가 아래 그림과 같이 전압 변화에 따라 비선형이기 때문입니다.

즉,

출력 전력 관계변조기시스템은 다음과 같습니다
그 결과 고차 디튜닝이 발생합니다.

이로 인해 비트 주파수 신호가 넓어지고 신호 대 잡음비가 감소합니다. 그렇다면 실리콘 광변조기의 선형성을 향상시킬 수 있는 방법은 무엇일까? 여기서는 장치 자체의 특성에 대해서만 논의하고 다른 보조 구조를 사용한 보상 방식에 대해서는 논의하지 않습니다.
전압에 따른 변조 위상의 비선형성에 대한 이유 중 하나는 도파관의 광장이 무거운 매개변수와 가벼운 매개변수의 분포가 다르고 위상 변화율이 전압 변화에 따라 다르기 때문입니다. 다음 그림과 같습니다. 간섭이 심한 공핍 영역은 가벼운 간섭이 있는 공핍 영역보다 변화가 적습니다.

다음 그림은 클러터 집중, 즉 변조 주파수에 따른 3차 상호 변조 왜곡 TID와 2차 고조파 왜곡 SHD의 변화 곡선을 보여줍니다. 무거운 클러터에 대한 디튜닝의 억제 능력이 가벼운 클러터에 비해 더 높은 것을 알 수 있다. 따라서 리믹싱은 선형성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

위의 내용은 MZM의 RC 모델에서 C를 고려하는 것과 동일하며 R의 영향도 고려해야 합니다. 다음은 직렬저항에 따른 CDR3의 변화곡선이다. 직렬 저항이 작을수록 CDR3이 커지는 것을 볼 수 있습니다.

마지막으로, 실리콘 변조기의 효과가 LiNbO3의 효과보다 반드시 나쁜 것은 아닙니다. 아래 그림과 같이 CDR3의실리콘 변조기변조기의 구조와 길이의 합리적인 설계를 통해 전체 바이어스의 경우 LiNbO3보다 높을 것입니다. 테스트 조건은 일관되게 유지됩니다.

요약하자면, 실리콘 광 변조기의 구조 설계는 완화될 수만 있고 경화될 수는 없으며 FMCW 시스템에 실제로 사용할 수 있는지 여부는 실험적 검증이 필요합니다. 실제로 사용할 수 있다면 트랜시버 통합을 달성할 수 있다는 이점이 있습니다. 대규모 비용 절감을 위해.