FMCW साठी सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्युलेटर

सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्युलेटरFMCW साठी

आपल्या सर्वांना माहीत आहे की, FMCW-आधारित लिडार सिस्टीममधील सर्वात महत्त्वाचा घटक म्हणजे उच्च रेखीयता मॉड्युलेटर. त्याचे कार्य तत्त्व खालील आकृतीमध्ये दर्शविले आहे: वापरणेडीपी-आयक्यू मॉड्युलेटरआधारितसिंगल साइडबँड मॉड्यूलेशन (एसएसबी), वरच्या आणि खालच्याMZMशून्य बिंदूवर, रस्त्यावर आणि wc+wm आणि WC-WM च्या बाजूच्या बँडच्या खाली काम करा, wm ही मॉड्युलेशन वारंवारता आहे, परंतु त्याच वेळी खालच्या चॅनेलमध्ये 90 अंश फेज फरक आणि शेवटी WC-WM चा प्रकाश येतो. रद्द केले आहे, फक्त wc+wm ची वारंवारता शिफ्ट टर्म. आकृती b मध्ये, LR निळा हा स्थानिक FM किलबिलाट सिग्नल आहे, RX नारिंगी हा परावर्तित सिग्नल आहे आणि डॉपलर प्रभावामुळे, अंतिम बीट सिग्नल f1 आणि f2 तयार करतो.

अंतर आणि गती आहेतः

2021 मध्ये शांघाय जिओटॉन्ग विद्यापीठाने प्रकाशित केलेला लेख खालीलप्रमाणे आहेSSBजनरेटर जे FMCW वर आधारित अंमलबजावणी करतातसिलिकॉन लाइट मॉड्युलेटर.

MZM चे कार्यप्रदर्शन खालीलप्रमाणे दर्शविले आहे: वरच्या आणि खालच्या आर्म मॉड्युलेटरच्या कामगिरीतील फरक तुलनेने मोठा आहे. वाहक साइडबँड रिजेक्शन रेशो फ्रिक्वेंसी मॉड्युलेशन रेटसह भिन्न आहे आणि वारंवारता वाढल्याने परिणाम अधिक वाईट होईल.

खालील आकृतीमध्ये, लिडार सिस्टीमचे चाचणी परिणाम दर्शविते की a/b हा एकाच वेगाने आणि वेगवेगळ्या अंतरावरचा बीट सिग्नल आहे, आणि c/d हा समान अंतरावर आणि वेगवेगळ्या वेगाने बीट सिग्नल आहे. चाचणी परिणाम 15mm आणि 0.775m/s पर्यंत पोहोचले.

येथे, फक्त सिलिकॉनचा वापरऑप्टिकल मॉड्युलेटरFMCW साठी चर्चा केली आहे. प्रत्यक्षात, सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्युलेटरचा प्रभाव तितका चांगला नाहीLiNO3 मॉड्युलेटर, मुख्यत्वे कारण सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्युलेटरमध्ये, फेज बदल/अवशोषण गुणांक/जंक्शन कॅपेसिटन्स व्होल्टेज बदलासह नॉन-रेखीय आहे, खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे:

म्हणजे,

चे आउटपुट पॉवर संबंधमॉड्युलेटरप्रणाली खालीलप्रमाणे आहे
परिणाम उच्च ऑर्डर डिट्यूनिंग आहे:

यामुळे बीट फ्रिक्वेंसी सिग्नलचा विस्तार होईल आणि सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर कमी होईल. तर सिलिकॉन लाइट मॉड्युलेटरची रेखीयता सुधारण्याचा मार्ग कोणता आहे? येथे आम्ही फक्त डिव्हाइसच्या वैशिष्ट्यांवर चर्चा करतो आणि इतर सहाय्यक संरचना वापरून भरपाई योजनेवर चर्चा करत नाही.
व्होल्टेजसह मॉड्युलेशन फेजच्या गैर-रेखीयतेचे एक कारण म्हणजे वेव्हगाइडमधील प्रकाश क्षेत्र हेवी आणि हलके पॅरामीटर्सच्या भिन्न वितरणामध्ये आहे आणि व्होल्टेजच्या बदलासह फेज बदलाचा दर भिन्न आहे. खालील चित्रात दाखवल्याप्रमाणे. जड हस्तक्षेप असलेला क्षीणता प्रदेश प्रकाशाच्या हस्तक्षेपापेक्षा कमी बदलतो.

खालील आकृती थर्ड-ऑर्डर इंटरमॉड्युलेशन डिस्टॉर्शन टीआयडी आणि क्लटरच्या एकाग्रतेसह, म्हणजेच मॉड्युलेशन फ्रिक्वेंसीसह द्वितीय-ऑर्डर हार्मोनिक विरूपण SHD चे बदल वक्र दर्शविते. हे पाहिले जाऊ शकते की जड गोंधळासाठी डिट्यूनिंगची दडपशाही क्षमता हलक्या गोंधळापेक्षा जास्त असते. म्हणून, रीमिक्सिंग रेषीयता सुधारण्यास मदत करते.

वरील MZM च्या RC मॉडेलमध्ये C चा विचार करण्यासारखे आहे आणि R च्या प्रभावाचा देखील विचार केला पाहिजे. सीडीआर 3 चे सीरिज रेझिस्टन्ससह बदल वक्र खालीलप्रमाणे आहे. हे पाहिले जाऊ शकते की मालिका प्रतिकार जितका लहान असेल तितका मोठा CDR3.

शेवटचे पण किमान नाही, सिलिकॉन मॉड्युलेटरचा प्रभाव LiNbO3 पेक्षा वाईट असेलच असे नाही. खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, च्या CDR3सिलिकॉन मॉड्युलेटरमॉड्युलेटरच्या संरचनेच्या आणि लांबीच्या वाजवी डिझाइनद्वारे पूर्ण पूर्वाग्रहाच्या बाबतीत LiNbO3 पेक्षा जास्त असेल. चाचणी परिस्थिती कायम आहे.

सारांश, सिलिकॉन लाईट मॉड्युलेटरचे स्ट्रक्चरल डिझाईन केवळ कमी केले जाऊ शकते, बरे केले जाऊ शकत नाही आणि ते खरोखरच FMCW प्रणालीमध्ये वापरले जाऊ शकते की नाही यासाठी प्रायोगिक पडताळणी आवश्यक आहे, जर ते खरोखर असू शकते, तर ते ट्रान्सीव्हर एकत्रीकरण प्राप्त करू शकते, ज्याचे फायदे आहेत. मोठ्या प्रमाणावर खर्च कमी करण्यासाठी.