Signal generation for LiDAR using silicon photonic Mach-Zehnder modulators (MZM) has been presented in this work which makes use of optical single sideband (SSB) modulation. Four different techniques have been summarized and the most favorable one has been presented at the end which uses silicon dual-parallel dual-drive Mach-Zehnder modulators (DP-DD-MZMs) to demonstrate frequency shifting by optical single sideband suppressed carrier (SSB-SC) modulation. Frequency modulated continuous wave (FMCW) LiDAR needs a linearly changing optical frequency chirp signal to be transmitted. Shifting optical frequency of a carrier wave is a complicated task, for which, SSB modulation presents a solution as it is a process which can change optical frequency of the output wave electronically by changing the RF modulation frequency. The proposed technique using DP-DD-MZMs uses 4 RF signals for modulation and the generated output signal has significant carrier, sideband and higher order sideband suppression ratios. Simulation results show a 44.92 dB carrier suppression, 30.12 dB lower sideband suppression and a 6 dB increase in the desired upper sideband at modulation frequency of 5 GHz. Experimental results also validate the simulation results. Lumped component design of quadrature and 180 hybrid couplers has also been presented at the end. This work paves way for the signal generation for a LiDAR on silicon-based chips.
실리콘 포토닉스 Mach-Zehnder 변조기를 사용한 LiDAR의 신호 생성은 SSB (Optical Single Sideband) 변조를 사용하는이 연구에서 제시되었습니다. 네 가지 다른 기술이 요약되었으며, 마지막에 실리콘 이중 병렬 이중 드라이브 Mach-Zehnder 변조기 (DP-DD-MZM)를 사용하여 광학 단일 측 파대 억제 캐리어 (SSB- SC) 변조. FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) LiDAR는 선형 적으로 변화하는 광 주파수 처프 신호를 전송해야합니다. 반송파의 광 주파수를 이동하는 것은 복잡한 작업이며, SSB 변조는 RF 변조 주파수를 변경하여 출력 파의 광 주파수를 전자적으로 변경할 수있는 프로세스이므로 솔루션을 제시합니다. DP-DD-MZM을 사용하는 제안 된 기술은 변조를 위해 4 개의 RF 신호를 사용하고 생성 된 출력 신호는 상당한 반송파, 측 파대 및 고차 측 파대 억제 비율을 갖는다. 시뮬레이션 결과는 5GHz의 변조 주파수에서 44.92dB 반송파 억제, 30.12dB 하부 측 파대 억제 및 원하는 상부 측 파대에서 6dB 증가를 보여줍니다. 실험 결과는 또한 시뮬레이션 결과를 확증합니다. 구적 및 180 하이브리드 커플러의 일괄 구성 요소 설계도 마지막에 발표되었습니다. 이 작업은 실리콘 기반 칩에서 LiDAR의 신호 생성을위한 길을 열어줍니다.
