FMCW ಗಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್FMCW ಗಾಗಿ

ನಮಗೆಲ್ಲರಿಗೂ ತಿಳಿದಿರುವಂತೆ, FMCW-ಆಧಾರಿತ ಲಿಡಾರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೇಖೀಯ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್. ಇದರ ಕಾರ್ಯ ತತ್ವವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ: ಬಳಸುವುದುDP-IQ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ಆಧಾರಿತಸಿಂಗಲ್ ಸೈಡ್‌ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ (SSB), ಮೇಲಿನ ಮತ್ತು ಕೆಳಗಿನMZMರಸ್ತೆಯ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು wc+wm ಮತ್ತು WC-WM ನ ಸೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಕೆಳಗೆ ಶೂನ್ಯ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ, wm ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಆವರ್ತನವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕೆಳಗಿನ ಚಾನಲ್ 90 ಡಿಗ್ರಿ ಹಂತದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ WC-WM ನ ಬೆಳಕು ರದ್ದಾಗುತ್ತದೆ, wc+wm ನ ಆವರ್ತನ ಶಿಫ್ಟ್ ಪದ ಮಾತ್ರ. ಚಿತ್ರ b ನಲ್ಲಿ, LR ನೀಲಿ ಸ್ಥಳೀಯ FM ಚಿರ್ಪ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಆಗಿದೆ, RX ಕಿತ್ತಳೆ ಪ್ರತಿಫಲಿತ ಸಿಗ್ನಲ್ ಆಗಿದೆ ಮತ್ತು ಡಾಪ್ಲರ್ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ, ಅಂತಿಮ ಬೀಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್ f1 ಮತ್ತು f2 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.

ದೂರ ಮತ್ತು ವೇಗ:

2021 ರಲ್ಲಿ ಶಾಂಘೈ ಜಿಯಾಟಾಂಗ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯವು ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ಲೇಖನವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿದೆ,ಎಸ್‌ಎಸ್‌ಬಿFMCW ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸುವ ಜನರೇಟರ್‌ಗಳುಸಿಲಿಕಾನ್ ಲೈಟ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು.

MZM ನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ: ಮೇಲಿನ ಮತ್ತು ಕೆಳಗಿನ ತೋಳಿನ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ. ಆವರ್ತನ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ದರದೊಂದಿಗೆ ವಾಹಕ ಸೈಡ್‌ಬ್ಯಾಂಡ್ ನಿರಾಕರಣೆ ಅನುಪಾತವು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆವರ್ತನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಪರಿಣಾಮವು ಕೆಟ್ಟದಾಗುತ್ತದೆ.

ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ, ಲಿಡಾರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪರೀಕ್ಷಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು a/b ಒಂದೇ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ದೂರದಲ್ಲಿ ಬೀಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಆಗಿದೆ ಮತ್ತು c/d ಒಂದೇ ದೂರದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಬೀಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಆಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಪರೀಕ್ಷಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು 15mm ಮತ್ತು 0.775m/s ತಲುಪಿದವು.

ಇಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ವಯ ಮಾತ್ರಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್FMCW ಗಾಗಿ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ. ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನ ಪರಿಣಾಮವು ಅದರಷ್ಟು ಉತ್ತಮವಾಗಿಲ್ಲLiNO3 ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನಲ್ಲಿ, ಹಂತ ಬದಲಾವಣೆ/ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಗುಣಾಂಕ/ಜಂಕ್ಷನ್ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬದಲಾವಣೆಯೊಂದಿಗೆ ರೇಖೀಯವಲ್ಲದ ಕಾರಣ, ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ:

ಅಂದರೆ,

ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಪವರ್ ಸಂಬಂಧಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿರುತ್ತದೆ
ಫಲಿತಾಂಶವು ಉನ್ನತ ಮಟ್ಟದ ಡಿಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಆಗಿದೆ:

ಇವು ಬೀಟ್ ಆವರ್ತನ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ ಮತ್ತು ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತದ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ. ಹಾಗಾದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಲೈಟ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನ ರೇಖೀಯತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಮಾರ್ಗವೇನು? ಇಲ್ಲಿ ನಾವು ಸಾಧನದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಸಹಾಯಕ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಪರಿಹಾರ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ.
ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಮನ್ವಯತೆ ಹಂತದ ರೇಖೀಯವಲ್ಲದಿರುವಿಕೆಗೆ ಒಂದು ಕಾರಣವೆಂದರೆ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿನ ಬೆಳಕಿನ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಭಾರ ಮತ್ತು ಹಗುರ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ವಿತರಣೆಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬದಲಾವಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಹಂತ ಬದಲಾವಣೆಯ ದರವು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ. ಭಾರೀ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದೊಂದಿಗೆ ಸವಕಳಿ ಪ್ರದೇಶವು ಬೆಳಕಿನ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರವು ಮೂರನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಇಂಟರ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಅಸ್ಪಷ್ಟತೆ TID ಮತ್ತು ಎರಡನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಅಸ್ಪಷ್ಟತೆ SHD ಯ ಬದಲಾವಣೆಯ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳನ್ನು ಕ್ಲಟರ್‌ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ, ಅಂದರೆ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಭಾರೀ ಕ್ಲಟರ್‌ಗಾಗಿ ಡಿಟ್ಯೂನಿಂಗ್‌ನ ನಿಗ್ರಹ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಬೆಳಕಿನ ಕ್ಲಟರ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಾಣಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ರೀಮಿಕ್ಸ್ ಮಾಡುವುದು ರೇಖೀಯತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಮೇಲಿನವು MZM ನ RC ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ C ಅನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು R ನ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಸಹ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು. ಸರಣಿ ಪ್ರತಿರೋಧದೊಂದಿಗೆ CDR3 ನ ಬದಲಾವಣೆಯ ವಕ್ರರೇಖೆಯು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿರುತ್ತದೆ. ಸರಣಿ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, CDR3 ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಾಣಬಹುದು.

ಕೊನೆಯದಾಗಿ ಆದರೆ ಕನಿಷ್ಠವಲ್ಲ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನ ಪರಿಣಾಮವು LiNbO3 ಗಿಂತ ಕೆಟ್ಟದ್ದಲ್ಲ. ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, CDR3 ನಸಿಲಿಕಾನ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಉದ್ದದ ಸಮಂಜಸವಾದ ವಿನ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ ಪೂರ್ಣ ಪಕ್ಷಪಾತದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ LiNbO3 ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಪರೀಕ್ಷಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ.

ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಲೈಟ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ತಗ್ಗಿಸಬಹುದು, ಗುಣಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ನಿಜವಾಗಿಯೂ FMCW ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದೇ ಎಂದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಶೀಲನೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಅದು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಸಾಧ್ಯವಾದರೆ, ಅದು ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್ ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು, ಇದು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ವೆಚ್ಚ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.