南邮光纤通信系统第4章1节作业

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1、第四章1节作业1、光纤通信系统用的光检测器是怎样偏置外加工作电压的？答：反向偏置。足够大的反向偏置电压，FI的是使本征区屮的载流子完全耗尽，形成高电场耗尽区。使入射到检测器上的光子能量高速度、高效率转换成光生电子。APD管加上更高反向电压，可以形成雪崩倍增增益。2、比较PIN光电检测器与APD光电检测器，各自有那些特点？答：(1)HN光电二极管没有倍增，使用简单，工作偏压低(5-10V)，不需要任何控制。在较大光功率注入下，PIN接收机噪声性能要比APD接收机噪声性能(信噪比降低(T倍)优越。(2)APD具冇很高的内部倍增因子(通过合理设计，可以使APD工作

2、在最佳倍增状态)，这样接收灵敏度比PIN光检测器高。但由于APD需要较高的工作偏压(200V)以及其倍增特性受温度的影响较严重因此使用起来也比较复杂，需要AGC电路对APD的工作偏压进行精细控制，在要求较高的数字光接收机中，还必须对APD采取温度补偿措施。在较小光功率注入下，APD接收机噪声性能(信噪比提高G2倍)要比PTN接收机噪声性能优越。3、光电检测器转换能力的物理量有哪些？写出其表达式答：量子效率n和响应度^二I上匕PJhf(A/W)/?一Ip_ne入一门入〜一^hc_i.24注意：又以//m为单位入射到一个理想的光电二极4、现有1011个光子/秒，

3、光子能量为1.28X1CT19管上，计算：(a)入射光波长；(b)输出光电流大小；(c)若这是一个APD,其018,计算光电流解:(a)每个光子的能量为f?=A/=Ac/A，626X10—34J•s)(3X108m/sA_E1.28X10"19J=1554nm(b)人射光功率为Po=光子能量X光子数/秒=(1.28Xl(r19J)X(10u个光子/秒)=1.28X10一8W对理想的光电二极管，77=1。输出光电流为Jp=RQPQ=^yJPo_(1)(1.6X1(T19C〉(1.28XIO—8W)l728X—10:19J=1.6X10-8(A)=16nA(c)

4、对APD,G=18时I9=GRqPq=18X16(nA)=288nA5、有一个PIN光电二极管，其11二0.9,2^1300nm，入射光功率PQ=_37dBm。计算：(a)光电流大小；(b)当负载电阻Rk等于50Q,1000Q及10MQ时的输出电压。解:(a)首先计算该光电二极管的响应度:R°=v=齊_(()•9)(1.6Xl(r19C)(1300Xl(r9m)__(6.626X10~34J•s)(3X108m/s)=0.94(A/W)光电流为Ip=R0P0=(0.94A/W)(-37dBm)=0.94x2xl0~7=0.188/M(幻负载电阻氏上的输出电压

5、为Rl=50£1时，V=IP/?L=(0.188x10_6A)(50Q)=9.4/zV凡二1000Q时,y=IrRL=(0.188XW6A)(1000Q)=188//VRl=50MQ时，V=IP/?L=(0.188x10^A)(10xl06Q)=1.88V