实验四-光电探测器特性测试实验.doc

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1、常用光纤器件特性测试实验实验四光电探测器特性测试实验一、实验目的1、学习光电探测器响应度及量子效率的概念2、掌握光电探测器响应度的测试方法3、了解光电探测器响应度对光纤通信系统的影响二、实验内容1、测试1310nm检测器I-P特性2、根据I-P特性曲线，得出检测器的响应度并计算其量子效率三、预备知识1、了解探测器的工作原理四、实验仪器1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台2、光功率计1台3、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根4、万用表1台5、连接导线20根五、实验原理在光纤通信工程中，光检测器（photodetector），又称光电探测器或光检波器。按其作用原理可分为

2、热器件和光子器件两大类。前者是吸收光子使器件升温，从而探知入射光能的大小，后者则将入射光转化为电流或电压，是以光子-电子的能量转换形式完成光的检测目的。最简单的光检测器就是p-n结，但它存在许多缺点，光纤通信系统中，较多采用p-i-n光电二极管（简称PIN管）及雪崩光电二极管（APD管），都是实现光电转换的半导体器件。在给定波长的光照射下，光检测器的输出平均电流与入射的光功率平均值之比称响应率或响应度。简言之，即输入单位的光功率产生的平均输出电流，R的单位为A/W或uA/uW。其表达式为：（4-1）响应率是器件外部电路中呈现的宏观灵敏特性，而量子效率是内部呈现的微观灵敏特性。量子效率是能

3、量为hυ的每个入射光子所产生的电子-空穴载流子对的数量：（×100％）（4-2）上式中，e是电子电荷；υ为光的频率。通过测试IP与P的关系，即可计算获得检测器的量子效率，其中光电检测器的量子效率与响应度的关系为：（4-3）在波长确定的情况下，通过测试得到一定光功率下检测器输出的电流，即可获得检测器的响应度及量子效率的大小，从而了解检测器的性能指标。实验箱中，1310nm与1550nm两个波长使用的检测器均为PIN光电二极管，其参考指标见下表4-1。表4-11310与1550光检测器的参考指标参数Parameter符号Symbol单位Unit测试条件Testcondition最小值Min典

4、型值Typ.最大值Max.中心波长CentralWavelengthλnm-1100-1600暗电流MonitorDarkCurrentIdnAVr=-5V,25℃-15响应度@1310nmDetectorReponsivity@1310nmRA/WVr=-5Vλ=1310nm0.800.85-饱和光功率SaturationPowerPmWVr=-5V-10光敏面直径ActiveArea(Dia.)Φμm--75-响应时间ResponsivityTimetr/tfnsRL=50Ω-0.1-存储温度StorageTemperature℃-40+85工作温度OperatingTemperat

5、ure℃-40+85反向电压ReverseVoltageV30用光功率计测试得到光发端机输出的平均光功率，然后再测试得到光收端机检测得到的响应电流，改变光发端机输出功率，作检测器端的I-P特性曲线，曲线斜率即为特定波长下的响应度。响应电流的测定是通过运放，将检测器的电流信号，放大成电压信号后得到的，检测电压点为T123，即此测试点与接地点之间的电压V。其放大系数为10000倍，即检测电流I＝V/10000（4-4）六、注意事项1、本实验需要经常联接和断开光跳线与光检测器、光跳线与光功率计，使用时切忌用力过大；同时不可带电拔插光电器件，以免激光不小心入眼或者射到皮肤上面七、实验步骤A.13

6、10nm光检测器I-P特性测试1、PCM编译码模块T661与CPLD下载模块983连接，T980与1310nm光发模块输入端T101连接。2、用FC-FC光纤跳线将1310nmT光发端与1310nmR光收端连接。拨码开关BM1、BM2、BM3分别拨为：数字、1310nm和1310nm，并且将单刀双掷开关K121拨到上面。3、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。4、接通PCM编译码模块(K60)、CPLD模块（K90）和光发模块(K10)的直流电源。5、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光器驱动电流，使

7、之为30mA，用万用表测试T123与电源模块中的地之间电压V，填入下表中，将1310nm光收端机端光纤取出，测试此时光功率并填入对应表格中。6、调节W101，减小驱动电流为下表中的数值，测试T123与地之间的电压，取出光纤测试光功率，填入对应表格中。7、依次关闭各直流电源、交流电源，将K121拨到下面，拆除导线，将实验箱还原。8、将测得的电压，代入公式4-4中，计算得到检测器输出电流I，填入对应表格中。表4-2实验结果记录表驱动电流