مُعدِّل بصري سيليكوني لتقنية FMCW

مُعدِّل بصري سيليكونيلـ FMCW

كما نعلم جميعًا، يُعد مُعدِّل الخطية العالية أحد أهم مكونات أنظمة الليدار القائمة على تقنية FMCW. يوضح الشكل التالي مبدأ عمله: باستخداممُعدِّل DP-IQقائم علىتعديل النطاق الجانبي الأحادي (SSB)، العلوي والسفليMZMيعمل النظام عند نقطة الصفر، على الطريق وأسفل النطاق الجانبي لـ wc+wm وWC-WM، حيث wm هو تردد التضمين، ولكن في الوقت نفسه، تُدخل القناة السفلية فرق طور 90 درجة، وفي النهاية يتم إلغاء إشارة WC-WM، ولا يتبقى سوى حد إزاحة التردد لـ wc+wm. في الشكل (ب)، يمثل اللون الأزرق في القناة اليسرى إشارة التردد المحلي (FM chirp)، ويمثل اللون البرتقالي في القناة اليمنى الإشارة المنعكسة، وبسبب تأثير دوبلر، تنتج إشارة الخفقان النهائية الترددين f1 وf2.

المسافة والسرعة هما:

فيما يلي مقال نشرته جامعة شنغهاي جياوتونغ عام 2021، حولSSBمولدات تُنفذ تقنية FMCW بناءً علىمُعدِّلات الضوء السيليكونية.

يُوضح أداء مُعدِّل ماخ-زيندر (MZM) كما يلي: يوجد فرق كبير نسبيًا في أداء مُعدِّلات الذراع العلوي والسفلي. تختلف نسبة رفض النطاق الجانبي للحامل باختلاف معدل تعديل التردد، ويزداد هذا التأثير سوءًا مع زيادة التردد.

في الشكل التالي، تُظهر نتائج اختبار نظام الليدار أن a/b هي إشارة التداخل عند نفس السرعة وعلى مسافات مختلفة، وأن c/d هي إشارة التداخل عند نفس المسافة وعلى سرعات مختلفة. وقد بلغت نتائج الاختبار 15 مم و0.775 م/ث.

هنا، تطبيق السيليكون فقطمُعدِّل بصريتتم مناقشة تقنية FMCW. في الواقع، لا يكون تأثير مُعدِّل السيليكون البصري جيدًا مثل تأثير...مُعدِّل LiNO3ويرجع ذلك أساسًا إلى أن تغير الطور/معامل الامتصاص/سعة الوصلة في مُعدِّل السيليكون البصري غير خطي مع تغير الجهد، كما هو موضح في الشكل أدناه:

إنه،

علاقة القدرة الناتجة لـمُعدِّلالنظام كما يلي
والنتيجة هي انحراف عالي الدرجة:

سيؤدي ذلك إلى اتساع إشارة تردد الخفقان وانخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء. فما هي إذن طريقة تحسين خطية مُعدِّل الضوء السيليكوني؟ هنا نناقش فقط خصائص الجهاز نفسه، ولا نتطرق إلى آلية التعويض باستخدام هياكل مساعدة أخرى.
أحد أسباب عدم خطية طور التضمين مع الجهد هو اختلاف توزيع معلمات التداخل الثقيل والخفيف في المجال الضوئي داخل الدليل الموجي، واختلاف معدل تغير الطور بتغير الجهد. كما هو موضح في الشكل التالي، تتغير منطقة الاستنزاف ذات التداخل الثقيل بشكل أقل من تلك ذات التداخل الخفيف.

يوضح الشكل التالي منحنيات تغير التشوه التوافقي من الرتبة الثالثة (TID) والتشوه التوافقي من الرتبة الثانية (SHD) مع تركيز التشويش، أي تردد التضمين. يتضح أن قدرة ضبط التردد على كبح التشويش الكثيف أعلى منها على كبحه في حالة التشويش الخفيف. لذا، يُسهم إعادة المزج في تحسين الخطية.

ما سبق يُعادل اعتبار قيمة C في نموذج RC لمُعدِّل ماخ-زيندر، ويجب أيضًا مراعاة تأثير R. فيما يلي منحنى تغير CDR3 مع المقاومة التسلسلية. يتضح أنه كلما قلت المقاومة التسلسلية، زادت قيمة CDR3.

وأخيرًا وليس آخرًا، فإن تأثير مُعدِّل السيليكون ليس بالضرورة أسوأ من تأثير نيوبات الليثيوم. كما هو موضح في الشكل أدناه، فإن CDR3 لـمُعدِّل السيليكونسيكون أعلى من نظيره في LiNbO3 في حالة الانحياز الكامل، وذلك بفضل التصميم المناسب لهيكل وطول المُعدِّل. وتبقى ظروف الاختبار ثابتة.

باختصار، لا يمكن معالجة التصميم الهيكلي لمعدِّل الضوء السيليكوني، بل يمكن فقط تخفيفه، وما إذا كان من الممكن استخدامه بالفعل في نظام FMCW يحتاج إلى التحقق التجريبي، وإذا كان ذلك ممكنًا بالفعل، فإنه يمكن تحقيق تكامل جهاز الإرسال والاستقبال، مما يوفر مزايا لخفض التكاليف على نطاق واسع.