실리콘 광 변조기FMCW용
우리 모두 알고 있듯이 FMCW 기반 Lidar 시스템에서 가장 중요한 구성 요소 중 하나는 고선형성 변조기입니다. 이 변조기의 작동 원리는 다음 그림과 같습니다.DP-IQ 변조기기반을 둔단일 측파대 변조(SSB), 위와 아래엠지엠널 포인트, 도로 위, 그리고 wc+wm과 WC-WM의 측파대에서 작동합니다. wm은 변조 주파수이지만, 동시에 하위 채널은 90도 위상차를 발생시키고, 최종적으로 WC-WM의 빛은 상쇄되어 wc+wm의 주파수 편이 항만 존재합니다. 그림 b에서 파란색 LR은 로컬 FM 처프 신호이고, 주황색 RX는 반사 신호이며, 도플러 효과로 인해 최종 비트 신호는 f1과 f2를 생성합니다.
거리와 속도는 다음과 같습니다.
다음은 2021년 상하이 교통대학에서 발표한 논문입니다.SSBFMCW를 기반으로 구현하는 발전기실리콘 광 변조기.
MZM의 성능은 다음과 같습니다. 상측 암 변조기와 하측 암 변조기의 성능 차이는 비교적 큽니다. 반송파 측파대 제거율은 주파수 변조율에 따라 달라지며, 주파수가 증가할수록 그 효과가 더 커집니다.
아래 그림에서 Lidar 시스템의 시험 결과는 a/b가 동일한 속도와 다른 거리에서의 비트 신호이고, c/d가 동일한 거리와 다른 속도에서의 비트 신호임을 보여줍니다. 시험 결과는 15mm, 0.775m/s에 도달했습니다.
여기서는 실리콘만을 적용한다광 변조기FMCW에 대해 논의합니다. 실제로 실리콘 광 변조기의 효과는LiNO3 변조기, 주로 실리콘 광 변조기에서 위상 변화/흡수 계수/접합 커패시턴스는 아래 그림과 같이 전압 변화에 따라 비선형적이기 때문입니다.
즉,
출력 전력 관계변조기시스템은 다음과 같습니다
결과적으로 높은 순위의 디튜닝이 발생합니다.
이로 인해 비트 주파수 신호가 넓어지고 신호대잡음비가 감소합니다. 그렇다면 실리콘 광 변조기의 선형성을 개선하는 방법은 무엇일까요? 여기서는 소자 자체의 특성에 대해서만 논의하며, 다른 보조 구조를 이용한 보상 방식에 대해서는 다루지 않습니다.
전압에 따른 변조 위상의 비선형성 이유 중 하나는 도파관 내 광 필드가 중파 및 광파 매개변수의 분포가 다르고, 위상 변화율이 전압 변화에 따라 달라지기 때문입니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 중파 간섭이 발생하는 공핍 영역은 광파 간섭이 발생하는 공핍 영역보다 위상 변화가 적습니다.
다음 그림은 클러터 농도, 즉 변조 주파수에 따른 3차 혼변조 왜곡(TID)과 2차 고조파 왜곡(SHD)의 변화 곡선을 보여줍니다. 디튜닝을 통해 클러터가 많은 환경에서는 디튜닝의 억제 능력이 적은 환경에서보다 우수함을 알 수 있습니다. 따라서 리믹싱은 선형성 향상에 도움이 됩니다.
위 내용은 MZM의 RC 모델에서 C를 고려하는 것과 동일하며, R의 영향도 고려해야 합니다. 다음은 직렬 저항에 따른 CDR3의 변화 곡선입니다. 직렬 저항이 작을수록 CDR3가 커짐을 알 수 있습니다.
마지막으로, 실리콘 변조기의 효과가 LiNbO3보다 반드시 나쁜 것은 아닙니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이,실리콘 변조기변조기의 구조와 길이를 합리적으로 설계하면, 완전 바이어스의 경우 LiNbO3보다 더 높은 값을 얻을 수 있습니다. 시험 조건은 동일하게 유지됩니다.
요약하자면, 실리콘 광 변조기의 구조적 설계는 완화만 가능할 뿐, 완치가 불가능하며, 실제로 FMCW 시스템에 사용할 수 있는지 여부는 실험적 검증이 필요하며, 실제로 사용할 수 있다면 트랜시버 통합을 달성할 수 있어 대규모 비용 절감에 이점이 있습니다.
게시 시간: 2024년 3월 18일