โมดูเลเตอร์แสงซิลิคอนสำหรับเอฟเอ็มซีดับเบิลยู
ดังที่เราทุกคนทราบกันดีว่าองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในระบบ Lidar ที่ใช้ FMCW คือโมดูเลเตอร์เชิงเส้นสูง หลักการทำงานของมันดังแสดงในรูปต่อไปนี้: การใช้โมดูเลเตอร์ DP-IQซึ่งเป็นรากฐานการมอดูเลตแถบข้างเดียว (SSB),บนและล่างเอ็มแซดเอ็มทำงานที่จุดว่าง บนถนนและลงแถบด้านข้างของ wc+wm และ WC-WM, wm คือความถี่มอดูเลชั่น แต่ในขณะเดียวกัน ช่องสัญญาณด้านล่างจะแนะนำความแตกต่างของเฟส 90 องศา และในที่สุดแสงของ WC-WM ถูกยกเลิก เฉพาะเงื่อนไขการเปลี่ยนความถี่ของ wc+wm ในรูปที่ b นั้น LR สีน้ำเงินคือสัญญาณ FM เจี๊ยบในพื้นที่ ส่วนสีส้ม RX คือสัญญาณที่สะท้อน และเนื่องจากเอฟเฟกต์ Doppler สัญญาณบีตสุดท้ายจึงสร้าง f1 และ f2
ระยะทางและความเร็วคือ:
ต่อไปนี้เป็นบทความที่ตีพิมพ์โดย Shanghai Jiaotong University ในปี 2021 เกี่ยวกับเอสเอสบีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ FMCW ตามตัวปรับแสงซิลิคอน.
ประสิทธิภาพของ MZM แสดงไว้ดังนี้: ความแตกต่างของประสิทธิภาพของโมดูเลเตอร์แขนส่วนบนและส่วนล่างค่อนข้างมาก อัตราส่วนการปฏิเสธแถบด้านข้างของผู้ให้บริการจะแตกต่างไปตามอัตราการมอดูเลตความถี่ และผลกระทบจะแย่ลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น
ในรูปต่อไปนี้ ผลการทดสอบของระบบ Lidar แสดงให้เห็นว่า a/b คือสัญญาณบีตที่ความเร็วเท่ากันและที่ระยะทางต่างกัน และ c/d คือสัญญาณบีตที่ระยะห่างเท่ากันและที่ความเร็วต่างกัน ผลการทดสอบสูงถึง 15 มม. และ 0.775 ม. / วินาที
ที่นี่เฉพาะการใช้ซิลิคอนเท่านั้นโมดูเลเตอร์แสงมีการหารือเกี่ยวกับ FMCW ในความเป็นจริง ผลกระทบของโมดูเลเตอร์แสงซิลิคอนนั้นไม่ดีเท่าที่ควรโมดูเลเตอร์ LiNO3เนื่องจากในตัวโมดูเลเตอร์เชิงแสงของซิลิคอน การเปลี่ยนเฟส/ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ/ความจุทางแยกจะไม่เป็นเชิงเส้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า ดังแสดงในรูปด้านล่าง:
นั่นคือ
ความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของโมดูเลเตอร์ระบบมีดังนี้
ผลลัพธ์ที่ได้คือการ detuning ลำดับที่สูง:
สิ่งเหล่านี้จะทำให้สัญญาณความถี่จังหวะกว้างขึ้น และอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนลดลง แล้ววิธีปรับปรุงความเป็นเส้นตรงของโมดูเลเตอร์แสงซิลิคอนคืออะไร? ที่นี่เราจะหารือเฉพาะคุณลักษณะของอุปกรณ์เท่านั้น และไม่ได้หารือเกี่ยวกับแผนการชดเชยโดยใช้โครงสร้างเสริมอื่นๆ
สาเหตุหนึ่งที่ทำให้เฟสการมอดูเลตไม่เป็นเชิงเส้นด้วยแรงดันไฟฟ้าก็คือ สนามแสงในท่อนำคลื่นมีการกระจายพารามิเตอร์หนักและเบาต่างกัน และอัตราการเปลี่ยนแปลงเฟสจะแตกต่างไปตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า ดังแสดงในภาพต่อไปนี้ บริเวณพร่องที่มีการรบกวนอย่างมากจะเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าบริเวณที่มีการรบกวนด้วยแสง
รูปต่อไปนี้แสดงเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของ TID ความผิดเพี้ยนระหว่างมอดูเลชันลำดับที่สาม และ SHD ความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกลำดับที่สอง พร้อมความเข้มข้นของความยุ่งเหยิง นั่นคือ ความถี่มอดูเลชั่น จะเห็นได้ว่าความสามารถในการปราบปรามของการลดความยุ่งเหยิงหนักนั้นสูงกว่าความสามารถในการถ่วงเบา ดังนั้นการรีมิกซ์จึงช่วยปรับปรุงความเป็นเส้นตรง
ข้อมูลข้างต้นเทียบเท่ากับการพิจารณา C ในโมเดล RC ของ MZM และควรพิจารณาอิทธิพลของ R ด้วย ต่อไปนี้เป็นกราฟการเปลี่ยนแปลงของ CDR3 พร้อมความต้านทานอนุกรม จะเห็นได้ว่ายิ่งความต้านทานอนุกรมยิ่งน้อย CDR3 ก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น
สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด ผลกระทบของโมดูเลเตอร์ซิลิคอนไม่ได้แย่ไปกว่า LiNbO3 เสมอไป ตามที่แสดงไว้ในรูปภาพด้านล่าง CDR3 ของโมดูเลเตอร์ซิลิคอนจะสูงกว่า LiNbO3 ในกรณีที่มีอคติเต็มที่ผ่านการออกแบบโครงสร้างและความยาวของโมดูเลเตอร์ที่เหมาะสม เงื่อนไขการทดสอบยังคงสอดคล้องกัน
โดยสรุป การออกแบบโครงสร้างของโมดูเลเตอร์แสงซิลิคอนสามารถบรรเทาได้เท่านั้น ไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้ และไม่ว่าจะสามารถนำมาใช้จริงในระบบ FMCW ได้หรือไม่นั้นจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเชิงทดลอง หากทำได้จริง ก็สามารถบรรลุการรวมตัวรับส่งสัญญาณซึ่งมีข้อดี เพื่อลดต้นทุนได้มาก
เวลาโพสต์: 18 มี.ค. 2024