§4光检测器与光接收机总结

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1、第四章光检测器与光接收机1.光接收机：分为模拟接收机和数字接收机。1）光检测器：把接收到的光信号转换成光电流。2）低噪声前置放大器：低噪声放大。3）主放大器：把前端输出的毫伏级信号放大到后面信号处理电路所需电平。4）均衡滤波器：消除放大器及其它部件引起的信号滤波失真，使噪声和码间干扰减小到最小。其中，光检测器和低噪声前置放大器组成接收机的前端。2.性能指标1）接收灵敏度：指达到指定误码率（信噪比）时的最小接收信号光功率。円伽)=101gP(mW)mW2）动态范圉：最大允许的接收光功率与最小可接收光功率Z差。3）带宽：相邻两脉冲虽重叠

2、但也仍能区分时的最高脉冲速率称为该光纤线路的最大可用带宽。4）响应时间：接收机开始具有稳定的工作状态的时间周期。5）误码率：接收机错误确定一个比特的概率（误码数与发送总码数比）。6)平均信号功率噪声功率3.光检测器1）PIN二极管2)①响应速度他APD二极管Ip①量子效率1?4②R=GR{)3）PIN和APD管的结构和工作原理当入射光子僻>母T产生电子一空穴对时T在耗尽区电路作用下产生漂移运动，在外电路中产生光电流/“。:t+/?P71P在以上图^p+表示高掺杂低阻区，电压降很小；龙表示接近本征的低摻杂区30〜IOOum,大部分入

3、射光子在此区吸收并建立初始电子一空穴对。倍增的高电场区集中在pn+结附近窄区域内。当入射光子〃在龙区吸收后建立一次电子一空穴对，电子在电场作用下向〃丁结区漂移，并在0广区产生雪崩倍增，一次空穴则直接被，吸收。4）响应时间：表征光检测器对光信号变化响应速度快慢，通常用光检测器受阶跃光脉冲照射时，输出脉冲前沿10%点到90%点间的时间间隔来衡量。5）光检测器主要的噪声源一般噪声的大小，我们用均方噪声电压也或来表示，均方噪声电压或均方噪声电流都相当于1Q电阻上损耗的平均功率，所以常称噪声功率，而且常用单位带宽的均方噪声一一均方噪声谱密度来表

4、示噪声的大小:①量子噪声：=2elp（由信号电流引起的噪声，只需有/流过就会产生噪声2刃）。②信增噪声：S/t5=2eIpG2+x③暗（漏）噪声：SlD=2eIDG2+x+2elL④背热噪声：=hfexp（-^）-1,其中在KTi）电通信中f<1010Wz,-^-«1心«KT；KTii）光通信中/=1014-10,5,-^»1,S„很小。KT由上可得：,=S’』+S”+S力=2eIpG2+x+2eIDG2+x+2eIL1.模拟接收机的噪声和信噪比S二〈厂）_平均信号功率万一百7｝一噪声功率对于给定的色，可求出所需的接收光功率庐，即接收

5、灵敏度。N2.数字接收机与误码率1）光源消光比尸如,式中％表示“0”码接收光功率，勺表示“1”码接收肉光功率。光检测器接收光功率P=丄也（1+r）2）码间干扰：设相邻的码元为“0”码，即没有信号，判决是应判为“0”，但由于邻近码元发“1”码时，部分能量进入该“0”码区，当这部分能量足够大，以致超过判决电平时，就可能被判为“1”码，从而造成误码，这种现象叫码间干扰（均衡器就是为消除它设置的）。3）误码率:BER=Pe总误码数发送的总码数<10~9-—=2i.6dBN4）数字接收机的灵敏度极限略去除量子噪声以外的所有噪声，这时的接收灵敏度

6、称为接收灵敏度的量子极限。接收一个码时，脉冲内光子数应对于21个，耳%炉表示每比特所需的平均光子数，在〃时，在10个以上。