المغير البصري السيليكوني لـ FMCW

المغير البصري السيليكونلشركة FMCW

كما نعلم جميعًا، فإن أحد أهم المكونات في أنظمة Lidar المعتمدة على FMCW هو المغير الخطي العالي. يظهر مبدأ عملها في الشكل التالي: الاستخدامالمغير DP-IQقائم علىتعديل النطاق الجانبي المفرد (SSB)، العلوي والسفليمزمالعمل عند نقطة فارغة، على الطريق وأسفل النطاق الجانبي لـ wc+wm وWC-WM، wm هو تردد التعديل، ولكن في نفس الوقت تقدم القناة السفلية فرق طور بمقدار 90 درجة، وأخيرًا ضوء WC-WM يتم إلغاؤه، فقط فترة تحول التردد wc+wm. في الشكل ب، اللون الأزرق LR هو إشارة تغريد FM المحلية، والبرتقالي RX هو الإشارة المنعكسة، وبسبب تأثير دوبلر، تنتج إشارة النبض النهائية f1 وf2.

المسافة والسرعة هي:

فيما يلي مقال نشرته جامعة شنغهاي جياوتونغ عام 2021 حولإس إس بيالمولدات التي تنفذ FMCW على أساسجهري ضوء السيليكون.

يظهر أداء MZM على النحو التالي: الفرق في أداء مُعدِّلات الذراع العلوية والسفلية كبير نسبيًا. تختلف نسبة رفض النطاق الجانبي للموجة الحاملة باختلاف معدل تعديل التردد، وسيصبح التأثير أسوأ مع زيادة التردد.

في الشكل التالي، تظهر نتائج اختبار نظام Lidar أن a/b هي إشارة النبض بنفس السرعة وعلى مسافات مختلفة، وc/d هي إشارة النبض على نفس المسافة وبسرعات مختلفة. وصلت نتائج الاختبار إلى 15 ملم و0.775 م/ث.

هنا، فقط تطبيق السيليكونالمغير البصريتمت مناقشة FMCW. في الواقع، تأثير المغير البصري السيليكوني ليس جيدًا مثل تأثيرهالمغير LiNO3، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه في المغير البصري للسيليكون، يكون معامل تغير الطور/معامل الامتصاص/سعة الوصلة غير خطي مع تغير الجهد، كما هو موضح في الشكل أدناه:

إنه،

علاقة الطاقة الناتجةالمغيرالنظام على النحو التالي
والنتيجة هي تفكيك عالي المستوى:

سيؤدي ذلك إلى توسيع إشارة تردد النبض وانخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء. إذن ما هي الطريقة لتحسين الخطية لمغير ضوء السيليكون؟ نحن هنا نناقش فقط خصائص الجهاز نفسه، ولا نناقش نظام التعويض باستخدام الهياكل المساعدة الأخرى.
أحد أسباب عدم خطية طور التشكيل مع الجهد هو أن المجال الضوئي في الدليل الموجي يكون في توزيع مختلف للمعلمات الثقيلة والخفيفة ويختلف معدل تغير الطور مع تغير الجهد. كما هو مبين في الصورة التالية. تتغير منطقة النضوب ذات التداخل الثقيل بشكل أقل من تلك التي يحدثها التداخل الخفيف.

يوضح الشكل التالي منحنيات التغيير لتشوه التشكيل البيني من الدرجة الثالثة TID والتشوه التوافقي من الدرجة الثانية SHD مع تركيز الفوضى، أي تردد التشكيل. ويمكن ملاحظة أن قدرة القمع للفوضى الثقيلة أعلى من تلك الخاصة بالفوضى الخفيفة. ولذلك، فإن إعادة المزج تساعد على تحسين الخطية.

ما ورد أعلاه يعادل النظر في C في نموذج RC لـ MZM، وينبغي أيضًا أخذ تأثير R في الاعتبار. فيما يلي منحنى التغيير لـ CDR3 مع المقاومة المتسلسلة. ويمكن ملاحظة أنه كلما كانت مقاومة السلسلة أصغر، كلما زاد حجم CDR3.

وأخيرًا وليس آخرًا، فإن تأثير مُعدِّل السيليكون ليس بالضرورة أسوأ من تأثير LiNbO3. كما هو مبين في الشكل أدناه، CDR3 منالمغير السيليكونسيكون أعلى من LiNbO3 في حالة التحيز الكامل من خلال التصميم المعقول للهيكل وطول المغير. تظل ظروف الاختبار ثابتة.

باختصار، لا يمكن تخفيف التصميم الهيكلي لمغير ضوء السيليكون، ولا يمكن معالجته إلا، وما إذا كان من الممكن استخدامه بالفعل في نظام FMCW يحتاج إلى التحقق التجريبي، وإذا كان يمكن أن يكون كذلك بالفعل، فيمكنه تحقيق تكامل جهاز الإرسال والاستقبال، والذي له مزايا لخفض التكاليف على نطاق واسع.