FMCW用のシリコン光変調器

シリコン光変調器FMCWの場合

誰もが知っているように、FMCWベースのLidarシステムで最も重要なコンポーネントの1つは、高い線形モジュレーターです。その作業原則は次の図に示されています：DP-IQ変調器ベースシングルサイドバンド変調（SSB）、上下MZMNull Pointで、WC+WMおよびWC-WMの道路と下の帯域で作業していると、WMは変調周波数ですが、同時に下部チャネルは90度の位相差を導入し、最後にWC-WMの光がキャンセルされ、WC+WMの周波数シフト項のみがキャンセルされます。図Bでは、LR BlueはローカルFM CHIRP信号、RXオレンジは反射信号であり、ドップラー効果により、最終的なビート信号はF1とF2を生成します。

距離と速度は次のとおりです。

以下は、2021年に上海ジョートン大学が発行した記事です。SSBに基づいてFMCWを実装するジェネレーターシリコンライトモジュレーター.

MZMのパフォーマンスは次のように示されています。上腕モジュレーターと下腕のモジュレーターのパフォーマンスの違いは比較的大きいです。周波数変調速度とは、キャリアサイドバンドの除去比が異なり、周波数が増加するにつれて効果が悪化します。

次の図では、LIDARシステムのテスト結果は、A/Bが同じ速度で異なる距離での鼓動信号であり、C/Dは同じ距離と異なる速度での拍源信号であることを示しています。テスト結果は15mmと0.775m /sに達しました。

ここでは、シリコンの適用のみです光変調器FMCWについて説明します。実際には、シリコン光変調器の効果はそれほど良くありませんLino3モジュレーター、主にシリコンの光変調器では、下の図に示すように、位相変化/吸収係数/接合容量が電圧変化と非線形であるためです。

つまり、

の出力出力関係モジュレーターシステムは次のとおりです
その結果、高次の排出が得られます。

これらは、ビート周波数信号の拡大と信号対雑音比の減少を引き起こします。では、シリコン光変調器の直線性を改善する方法は何ですか？ここでは、デバイス自体の特性についてのみ説明し、他の補助構造を使用して補償スキームについて議論しません。
電圧を伴う変調位相の非線形性の理由の1つは、導波路の光場が重いパラメーターと軽いパラメーターの異なる分布であり、位相変化率が電圧の変化によって異なることです。次の写真に示されているように。干渉が大きい枯渇領域は、軽い干渉の場合よりも変化します。

次の図は、3次相互変調歪み歪みTIDの変化曲線と、混乱の濃度、つまり変調周波数の2次高調波歪みSHDを示しています。激しい乱雑の抑制の抑制能力は、軽い乱雑さの抑制能力よりも高いことがわかります。したがって、リミックスは直線性を改善するのに役立ちます。

上記は、MZMのRCモデルでCを考慮することと同等であり、Rの影響も考慮する必要があります。以下は、シリーズ抵抗を伴うCDR3の変化曲線です。シリーズ抵抗が小さいほど、CDR3が大きくなることがわかります。

最後になりましたが、シリコンモジュレーターの効果は、Linbo3の効果よりも必ずしも悪いわけではありません。以下の図に示すように、CDR3シリコンモジュレーター変調器の構造と長さの合理的な設計により、完全なバイアスの場合、Linbo3のそれよりも高くなります。テスト条件は一貫しています。

要約すると、シリコン光変調器の構造設計は、硬化されずに軽減することができ、FMCWシステムで実際に使用できるかどうかは実験的検証が必要かどうかにかかっています。