FMCW కోసం సిలికాన్ ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్

సిలికాన్ ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్FMCW కోసం

మనందరికీ తెలిసినట్లుగా, FMCW-ఆధారిత లిడార్ సిస్టమ్‌లలో అత్యంత ముఖ్యమైన భాగాలలో ఒకటి హై లీనియారిటీ మాడ్యులేటర్. దాని పని సూత్రం కింది చిత్రంలో చూపబడింది: దీనిని ఉపయోగించిDP-IQ మాడ్యులేటర్ఆధారంగాసింగిల్ సైడ్‌బ్యాండ్ మాడ్యులేషన్ (SSB), ఎగువ మరియు దిగువMZMశూన్య బిందువు వద్ద, మార్గంలో మరియు wc+wm మరియు WC-WM యొక్క సైడ్ బ్యాండ్ క్రింద పని చేస్తుంది, wm అనేది మాడ్యులేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ, కానీ అదే సమయంలో దిగువ ఛానెల్ 90 డిగ్రీల దశ వ్యత్యాసాన్ని పరిచయం చేస్తుంది, మరియు చివరికి WC-WM యొక్క కాంతి రద్దు చేయబడుతుంది, కేవలం wc+wm యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ షిఫ్ట్ పదం మాత్రమే ఉంటుంది. పటం bలో, LR నీలం అనేది స్థానిక FM చిర్ప్ సిగ్నల్, RX నారింజ అనేది ప్రతిబింబిత సిగ్నల్, మరియు డాప్లర్ ప్రభావం కారణంగా, తుది బీట్ సిగ్నల్ f1 మరియు f2లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

దూరం మరియు వేగం:

షాంఘై జియావోటాంగ్ విశ్వవిద్యాలయం 2021లో ప్రచురించిన ఈ క్రింది వ్యాసం గురించిఎస్ఎస్బిFMCWని అమలు చేసే జనరేటర్లుసిలికాన్ కాంతి మాడ్యులేటర్లు.

MZM పనితీరు ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది: ఎగువ మరియు దిగువ ఆర్మ్ మాడ్యులేటర్ల పనితీరులో వ్యత్యాసం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్ రేటును బట్టి క్యారియర్ సైడ్‌బ్యాండ్ రిజెక్షన్ రేషియో మారుతుంది, మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగే కొద్దీ ఈ ప్రభావం మరింత తీవ్రమవుతుంది.

కింది చిత్రంలో, లిడార్ సిస్టమ్ యొక్క పరీక్ష ఫలితాలు a/b అనేది ఒకే వేగంతో మరియు వేర్వేరు దూరాలలో ఉన్న బీట్ సిగ్నల్ అని, మరియు c/d అనేది ఒకే దూరంలో మరియు వేర్వేరు వేగాలలో ఉన్న బీట్ సిగ్నల్ అని చూపిస్తున్నాయి. పరీక్ష ఫలితాలు 15mm మరియు 0.775m/s కు చేరుకున్నాయి.

ఇక్కడ, సిలికాన్ అప్లికేషన్ మాత్రమేఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్FMCW కోసం చర్చించబడింది. వాస్తవానికి, సిలికాన్ ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్ ప్రభావం అంత మంచిది కాదు.LiNO3 మాడ్యులేటర్ప్రధానంగా సిలికాన్ ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్‌లో, క్రింది చిత్రంలో చూపిన విధంగా, ఫేజ్ మార్పు/శోషణ గుణకం/జంక్షన్ కెపాసిటెన్స్ వోల్టేజ్ మార్పుతో నాన్-లీనియర్‌గా ఉంటుంది:

అంటే,

అవుట్‌పుట్ పవర్ సంబంధంమాడ్యులేటర్వ్యవస్థ ఈ క్రింది విధంగా ఉంది
ఫలితంగా అధిక స్థాయి డీట్యూనింగ్ జరుగుతుంది:

ఇవి బీట్ ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్ విస్తరణకు మరియు సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తి తగ్గుదలకు కారణమవుతాయి. అయితే సిలికాన్ లైట్ మాడ్యులేటర్ యొక్క లీనియారిటీని మెరుగుపరచడానికి మార్గం ఏమిటి? ఇక్కడ మనం పరికరం యొక్క లక్షణాల గురించి మాత్రమే చర్చిస్తాము, మరియు ఇతర సహాయక నిర్మాణాలను ఉపయోగించి పరిహార పథకం గురించి చర్చించము.
వోల్టేజ్‌తో మాడ్యులేషన్ దశ యొక్క నాన్-లీనియారిటీకి గల కారణాలలో ఒకటి ఏమిటంటే, వేవ్‌గైడ్‌లోని కాంతి క్షేత్రం బరువైన మరియు తేలికైన పారామితుల యొక్క విభిన్న పంపిణీలో ఉండటం మరియు వోల్టేజ్ మార్పుతో దశ మార్పు రేటు భిన్నంగా ఉండటం. కింది చిత్రంలో చూపిన విధంగా, బరువైన వ్యతికరణంతో ఉన్న క్షీణత ప్రాంతం, తేలికైన వ్యతికరణంతో ఉన్న దాని కంటే తక్కువగా మారుతుంది.

కింది పటం క్లట్టర్ సాంద్రతతో, అంటే మాడ్యులేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీతో, థర్డ్-ఆర్డర్ ఇంటర్‌మాడ్యులేషన్ డిస్టార్షన్ (TID) మరియు సెకండ్-ఆర్డర్ హార్మోనిక్ డిస్టార్షన్ (SHD) యొక్క మార్పు వక్రరేఖలను చూపుతుంది. లైట్ క్లట్టర్‌తో పోలిస్తే హెవీ క్లట్టర్ కోసం డిట్యూనింగ్ యొక్క అణచివేత సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉందని చూడవచ్చు. అందువల్ల, లీనియారిటీని మెరుగుపరచడానికి రీమిక్సింగ్ సహాయపడుతుంది.

పైన చెప్పినది MZM యొక్క RC నమూనాలో C ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడంతో సమానం, మరియు R ప్రభావాన్ని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. శ్రేణి నిరోధకతతో CDR3 యొక్క మార్పు వక్రరేఖ క్రింది విధంగా ఉంది. శ్రేణి నిరోధకత ఎంత తక్కువగా ఉంటే, CDR3 అంత ఎక్కువగా ఉంటుందని గమనించవచ్చు.

చివరిగా, సిలికాన్ మాడ్యులేటర్ ప్రభావం LiNbO3 కంటే తప్పనిసరిగా అధ్వాన్నంగా ఉండదు. క్రింది చిత్రంలో చూపిన విధంగా, CDR3సిలికాన్ మాడ్యులేటర్మాడ్యులేటర్ యొక్క నిర్మాణం మరియు పొడవును సముచితంగా రూపొందించడం ద్వారా, పూర్తి బయాస్ విషయంలో ఇది LiNbO3 కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. పరీక్ష పరిస్థితులు స్థిరంగా ఉంటాయి.

సంక్షిప్తంగా చెప్పాలంటే, సిలికాన్ లైట్ మాడ్యులేటర్ యొక్క నిర్మాణ రూపకల్పనలోని లోపాలను కేవలం తగ్గించగలము కానీ పూర్తిగా నయం చేయలేము. మరియు దానిని FMCW వ్యవస్థలో నిజంగా ఉపయోగించవచ్చో లేదో ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించవలసి ఉంది. ఒకవేళ నిజంగా ఉపయోగించగలిగితే, అప్పుడు ట్రాన్స్‌సీవర్ ఇంటిగ్రేషన్‌ను సాధించవచ్చు, దీనివల్ల భారీ స్థాయిలో ఖర్చును తగ్గించడంలో ప్రయోజనాలు ఉంటాయి.