FMCW के लिए सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर

सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरएफएमसीडब्ल्यू के लिए

जैसा कि हम सभी जानते हैं, एफएमसीडब्ल्यू-आधारित लिडार सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक उच्च रैखिकता मॉड्यूलेटर है। इसका कार्य सिद्धांत निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है: उपयोग करनाडीपी-आईक्यू मॉड्यूलेटरआधारितसिंगल साइडबैंड मॉड्यूलेशन (एसएसबी), ऊपरी और निचलाएमजेडएमशून्य बिंदु पर, सड़क पर और WC+WM और WC-WM के साइड बैंड के नीचे काम करें, wm मॉड्यूलेशन आवृत्ति है, लेकिन साथ ही निचला चैनल 90 डिग्री चरण अंतर पेश करता है, और अंत में WC-WM का प्रकाश रद्द कर दिया गया है, केवल wc+wm की आवृत्ति बदलाव अवधि। चित्र बी में, एलआर नीला स्थानीय एफएम चिरप सिग्नल है, आरएक्स नारंगी परावर्तित सिग्नल है, और डॉपलर प्रभाव के कारण, अंतिम बीट सिग्नल एफ1 और एफ2 उत्पन्न करता है।

दूरी और गति हैं:

निम्नलिखित 2021 में शंघाई जियाओतोंग विश्वविद्यालय द्वारा प्रकाशित एक लेख हैएसएसबीजेनरेटर जो FMCW के आधार पर कार्यान्वित करते हैंसिलिकॉन लाइट मॉड्यूलेटर.

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

निम्नलिखित चित्र में, लिडार प्रणाली के परीक्षण परिणाम दिखाते हैं कि ए/बी एक ही गति और अलग-अलग दूरी पर बीट सिग्नल है, और सी/डी एक ही दूरी और अलग-अलग गति पर बीट सिग्नल है। परीक्षण के परिणाम 15 मिमी और 0.775 मी/से तक पहुंच गए।

यहाँ, केवल सिलिकॉन का अनुप्रयोगऑप्टिकल मॉड्यूलेटरएफएमसीडब्ल्यू के लिए चर्चा की गई है। वास्तव में, सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर का प्रभाव उतना अच्छा नहीं हैLiNO3 न्यूनाधिक, मुख्य रूप से क्योंकि सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर में, चरण परिवर्तन/अवशोषण गुणांक/जंक्शन कैपेसिटेंस वोल्टेज परिवर्तन के साथ गैर-रैखिक है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

वह है,

का आउटपुट पावर संबंधन्यूनाधिकप्रणाली इस प्रकार है
परिणाम एक उच्च क्रम का डिट्यूनिंग है:

इससे बीट फ़्रीक्वेंसी सिग्नल का विस्तार होगा और सिग्नल-टू-शोर अनुपात में कमी आएगी। तो सिलिकॉन लाइट मॉड्यूलेटर की रैखिकता में सुधार करने का तरीका क्या है? यहां हम केवल डिवाइस की विशेषताओं पर चर्चा करते हैं, और अन्य सहायक संरचनाओं का उपयोग करके मुआवजा योजना पर चर्चा नहीं करते हैं।
वोल्टेज के साथ मॉड्यूलेशन चरण की गैर-रैखिकता का एक कारण यह है कि वेवगाइड में प्रकाश क्षेत्र भारी और हल्के मापदंडों के अलग-अलग वितरण में है और वोल्टेज के परिवर्तन के साथ चरण परिवर्तन दर अलग है। जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है। भारी हस्तक्षेप से क्षय क्षेत्र में हल्के हस्तक्षेप से कम परिवर्तन होता है।

निम्नलिखित आंकड़ा तीसरे क्रम के इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण टीआईडी ​​और दूसरे क्रम के हार्मोनिक विरूपण एसएचडी के परिवर्तन वक्र को अव्यवस्था की एकाग्रता, यानी मॉड्यूलेशन आवृत्ति के साथ दिखाता है। यह देखा जा सकता है कि भारी अव्यवस्था के लिए डिट्यूनिंग की दमन क्षमता हल्की अव्यवस्था की तुलना में अधिक है। इसलिए, रीमिक्सिंग से रैखिकता में सुधार करने में मदद मिलती है।

उपरोक्त एमजेडएम के आरसी मॉडल में सी पर विचार करने के बराबर है, और आर के प्रभाव पर भी विचार किया जाना चाहिए। श्रृंखला प्रतिरोध के साथ CDR3 का परिवर्तन वक्र निम्नलिखित है। यह देखा जा सकता है कि श्रृंखला प्रतिरोध जितना छोटा होगा, CDR3 उतना ही बड़ा होगा।

अंतिम लेकिन महत्वपूर्ण बात यह है कि सिलिकॉन मॉड्यूलेटर का प्रभाव जरूरी नहीं कि LiNbO3 से भी बदतर हो। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, CDR3सिलिकॉन मॉड्यूलेटरमॉड्यूलेटर की संरचना और लंबाई के उचित डिजाइन के माध्यम से पूर्ण पूर्वाग्रह के मामले में LiNbO3 की तुलना में अधिक होगा। परीक्षण की स्थितियाँ सुसंगत रहती हैं।

संक्षेप में, सिलिकॉन लाइट मॉड्यूलेटर के संरचनात्मक डिजाइन को केवल कम किया जा सकता है, ठीक नहीं किया जा सकता है, और क्या इसे वास्तव में एफएमसीडब्ल्यू प्रणाली में उपयोग किया जा सकता है, प्रयोगात्मक सत्यापन की आवश्यकता है, यदि यह वास्तव में हो सकता है, तो यह ट्रांसीवर एकीकरण प्राप्त कर सकता है, जिसके फायदे हैं बड़े पैमाने पर लागत में कमी के लिए.