एफएमसीडब्ल्यू के लिए सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर

सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरएफएमसीडब्लू के लिए

जैसा कि हम सभी जानते हैं, FMCW-आधारित लिडार सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक उच्च रैखिकता मॉड्यूलेटर है। इसका कार्य सिद्धांत निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है:डीपी-आईक्यू मॉड्यूलेटरआधारितसिंगल साइडबैंड मॉड्यूलेशन (एसएसबी), ऊपरी और निचलेएमजेडएमशून्य बिंदु पर, सड़क पर और wc+wm तथा WC-WM के साइड बैंड के नीचे काम करते हैं, wm मॉड्यूलेशन आवृत्ति है, लेकिन साथ ही निचला चैनल 90 डिग्री चरण अंतर का परिचय देता है, और अंत में WC-WM का प्रकाश रद्द हो जाता है, केवल wc+wm की आवृत्ति शिफ्ट अवधि होती है। चित्र b में, LR नीला स्थानीय FM चिरप सिग्नल है, RX नारंगी परावर्तित सिग्नल है, और डॉपलर 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 दिखाया गया है: ऊपरी और निचले आर्म मॉड्यूलेटर के प्रदर्शन में अंतर अपेक्षाकृत बड़ा है। वाहक साइडबैंड अस्वीकृति अनुपात आवृत्ति मॉड्यूलेशन दर के साथ भिन्न होता है, और आवृत्ति बढ़ने पर प्रभाव बदतर हो जाएगा।

नीचे दिए गए चित्र में, लिडार प्रणाली के परीक्षण के परिणाम दर्शाते हैं कि a/b समान गति और अलग-अलग दूरी पर बीट सिग्नल है, और c/d समान दूरी और अलग-अलग गति पर बीट सिग्नल है। परीक्षण के परिणाम 15 मिमी और 0.775 मीटर/सेकंड तक पहुँच गए।

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 धारिता 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
इसका परिणाम उच्च कोटि का विचलन है:

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

निम्न चित्र में तीसरे क्रम के इंटरमॉड्युलेशन विरूपण TID और दूसरे क्रम के हार्मोनिक विरूपण SHD के परिवर्तन वक्रों को अव्यवस्था की सांद्रता, यानी मॉड्यूलेशन आवृत्ति के साथ दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि भारी अव्यवस्था के लिए डिट्यूनिंग की दमन क्षमता हल्की अव्यवस्था की तुलना में अधिक है। इसलिए, रीमिक्सिंग रैखिकता को बेहतर बनाने में मदद करता 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 श्रृंखला प्रतिरोध के साथ CDR3 का परिवर्तन वक्र 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 LiNbO3 से ज़्यादा बुरा नहीं है। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, CDR3 कासिलिकॉन 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 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।