FMCW के लिए सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर

सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरएफएमसीडब्ल्यू के लिए

जैसा कि हम सभी जानते हैं, FMCW-आधारित लिडार प्रणालियों में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक उच्च रैखिकता मॉड्यूलेटर है। इसका कार्य सिद्धांत निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है:डीपी-आईक्यू मॉड्यूलेटरआधारितएकल साइडबैंड मॉड्यूलेशन (एसएसबी), ऊपरी और निचलेएमजेडएमशून्य बिंदु पर, सड़क पर और wc+wm तथा WC-WM के पार्श्व बैंड के नीचे कार्य करते हैं। wm मॉडुलन आवृत्ति है, लेकिन साथ ही निचला चैनल 90 डिग्री कलांतर उत्पन्न करता है, और अंततः WC-WM का प्रकाश निरस्त हो जाता है, केवल wc+wm का आवृत्ति विस्थापन पद। चित्र b में, LR नीला स्थानीय FM चिरप सिग्नल है, RX नारंगी परावर्तित सिग्नल है, और डॉप्लर प्रभाव के कारण, अंतिम बीट सिग्नल f1 और f2 उत्पन्न करता है।

दूरी और गति इस प्रकार है:

निम्नलिखित शंघाई जियाओतोंग विश्वविद्यालय द्वारा 2021 में प्रकाशित एक लेख है,एसएसबीजनरेटर जो FMCW को लागू करते हैंसिलिकॉन प्रकाश मॉड्यूलेटर.

एमजेडएम का प्रदर्शन इस प्रकार दर्शाया गया है: ऊपरी और निचले आर्म मॉड्यूलेटर के प्रदर्शन में अंतर अपेक्षाकृत बड़ा होता है। वाहक साइडबैंड अस्वीकृति अनुपात आवृत्ति मॉड्यूलेशन दर के साथ भिन्न होता है, और आवृत्ति बढ़ने पर प्रभाव और भी बदतर हो जाएगा।

निम्नलिखित चित्र में, लिडार प्रणाली के परीक्षण परिणाम दर्शाते हैं कि a/b समान गति और विभिन्न दूरियों पर बीट सिग्नल है, और c/d समान दूरी और विभिन्न गतियों पर बीट सिग्नल है। परीक्षण परिणाम 15 मिमी और 0.775 मीटर/सेकंड तक पहुँचे।

यहाँ, केवल सिलिकॉन का अनुप्रयोगऑप्टिकल मॉड्यूलेटरFMCW के लिए चर्चा की गई है। वास्तव में, सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर का प्रभाव उतना अच्छा नहीं है जितना किLiNO3 मॉड्यूलेटर, मुख्य रूप से क्योंकि सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर में, चरण परिवर्तन/अवशोषण गुणांक/जंक्शन समाई वोल्टेज परिवर्तन के साथ गैर-रैखिक है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

वह है,

आउटपुट शक्ति संबंधन्यूनाधिकप्रणाली इस प्रकार है
परिणाम एक उच्च क्रम विचलन है:

इनसे बीट फ़्रीक्वेंसी सिग्नल का विस्तार होगा और सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात कम होगा। तो सिलिकॉन लाइट मॉड्यूलेटर की रैखिकता में सुधार का तरीका क्या है? यहाँ हम केवल उपकरण की विशेषताओं पर ही चर्चा करेंगे, और अन्य सहायक संरचनाओं का उपयोग करके क्षतिपूर्ति योजना पर चर्चा नहीं करेंगे।
वोल्टेज के साथ मॉडुलन चरण की अरैखिकता का एक कारण यह है कि वेवगाइड में प्रकाश क्षेत्र भारी और हल्के प्राचलों के अलग-अलग वितरण में होता है और वोल्टेज के परिवर्तन के साथ चरण परिवर्तन दर भी भिन्न होती है। जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है। भारी व्यतिकरण वाला अवक्षय क्षेत्र हल्के व्यतिकरण वाले क्षेत्र की तुलना में कम बदलता है।

निम्नलिखित चित्र तृतीय-क्रम अंतर-मॉड्यूलेशन विरूपण TID और द्वितीय-क्रम हार्मोनिक विरूपण SHD के परिवर्तन वक्रों को अव्यवस्था की सांद्रता, अर्थात् मॉडुलन आवृत्ति के साथ दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि भारी अव्यवस्था के लिए डिट्यूनिंग की दमन क्षमता हल्की अव्यवस्था की तुलना में अधिक होती है। इसलिए, रीमिक्सिंग रैखिकता में सुधार करने में मदद करती है।

उपरोक्त MZM के RC मॉडल में C पर विचार करने के बराबर है, और R के प्रभाव पर भी विचार किया जाना चाहिए। निम्नलिखित श्रेणी प्रतिरोध के साथ CDR3 का परिवर्तन वक्र है। यह देखा जा सकता है कि श्रेणी प्रतिरोध जितना छोटा होगा, CDR3 उतना ही बड़ा होगा।

अंतिम लेकिन महत्वपूर्ण बात यह है कि सिलिकॉन मॉड्यूलेटर का प्रभाव LiNbO3 से ज़्यादा ख़राब नहीं होता। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, CDR3 कासिलिकॉन मॉड्यूलेटरमॉड्यूलेटर की संरचना और लंबाई के उचित डिज़ाइन के माध्यम से पूर्ण बायस की स्थिति में, LiNbO3 की तुलना में अधिक होगा। परीक्षण स्थितियाँ सुसंगत रहती हैं।

संक्षेप में, सिलिकॉन प्रकाश मॉड्यूलेटर के संरचनात्मक डिजाइन को केवल कम किया जा सकता है, ठीक नहीं किया जा सकता है, और क्या यह वास्तव में एफएमसीडब्ल्यू प्रणाली में इस्तेमाल किया जा सकता है, प्रयोगात्मक सत्यापन की आवश्यकता है, अगर यह वास्तव में हो सकता है, तो यह ट्रांसीवर एकीकरण प्राप्त कर सकता है, जिसमें बड़े पैमाने पर लागत में कमी के फायदे हैं।