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光纤通信 第三章 通信用光器件 3.2 光检测器和光接收机 太阳能发电 3.2 测验 1. 光纤通信常用的光电接收器有哪几种？各有何特点？写出对应英文。 2. 简要描述光电二极管的基本原理。 3. 解释光电接收器的响应度和量子效率概念。 4. 画出PIN光电管的基本工作电路。 5. 光接收机有哪几部分组成？ 6. 光接收机的主要技术指标有哪些？ （2）响应时间 响应速度是指半导体光电二极管产生的光电流跟随入射光信号变化快慢的状态。一般用响应时间（上升时间和下降时间）来表示。显然响应时间越短越好。 （3）暗电流 在理想条件下，当没有光照时，光电检测器应无光电流输出。但是实际上由于热激励等，在无光情况下，光电检测器仍有电流输出，这种电流称为暗电流。 严格地说，暗电流还应包括器件表面的漏电流。暗电流会引起接收机噪声增大。因此，器件的暗电流越小越好。 2．APD的特性 APD除了PIN的特性之外还包括雪崩倍增特性、温度特性等。 （1）倍增因子 倍增因子g实际上是电流增益系数。在忽略暗电流影响的条件下，它定义为 g=I0 / Ip I0为有雪崩倍增时光电流平均值，Ip为无倍增效应时光电流平均值。PIN管由于无雪崩倍增作用，所以g=1。 （2）温度特性 随着温度的升高，倍增增益将下降。 （3）噪声特性 PIN管的噪声，主要为量子噪声和暗电流噪声，APD管还有倍增噪声。 e） PIN 与 APD的比较 High Voltage, Temperature Stabilization None Support Circuitry Required 0.5 to 100 Amps/Watt 0.5 to 1.0 Amps/Watt Conversion Efficiency 0.6 to 1.8 μm 0.6 to 1.8 μm Wavelength DC to 40+ GHz DC to 40+ GHz Bandwidth Si, Ge, InGaAs Si, Ge, InGaAs Construction Materials APDs PIN Photodiodes Parameter f） 基本参数计算 响应度：光电流与入射光功率之比 R=Ip/Pin （A/W） 量子效率：产生的电子数与光子数之比 η=R(hv/q)=R(hc/qλ) 例： Si PIN光电二极管具有直径0.4mm的接收面积，当波长700mm的红光以强度0.1mW/cm2 入射时，产生56.6nA的光电流，求灵敏度和量子效率。 响应度：光电流与入射光功率之比 R=Ip/Pin （A/W） 量子效率：产生的电子数与光子数之比 η=R(hv/q)=R(hc/qλ) 例： Si PIN光电二极管具有直径0.4mm的接收面积，当波长700mm的红光以强度0.1mW/cm2 入射时，产生56.6nA的光电流，求灵敏度和量子效率。 解： Pin=πx(0.02cm)2(0.1mW/cm2 ) = 1.26x10-7W R= Ip/Pin =(56.6X10-9A)/(1.26x10-7W)=0.45A/W η=R(hv/q)=R(hc/qλ) =(0.45A/W)(6.62x10-34JS)(3x108m/s)/(1.6x10-19C)(700x10-9m) =80% a） 基本原理 前置放大 主放大 偏压控制 均衡 定时判决 解码 AGC 定时提取 3.2.2 光接收机 b） 基本电路 光检测和前置放大电路 主放大电路 均衡放大电路 基线处理 定时再生 输出电路 3.2.3 光接收机的性能指标 误码率： 光接收机的误码主要由散粒噪声、倍增噪声、热噪声等综合的总噪声引起。误码的多少及分布不仅和总噪声的大小有关，还与总噪声的分布有关。 BER=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0) P(1)和P(0)分别是接收1和0码的概率，P(0/1)是把1判为0的概率；P(1/0)是把0判为1的概率。 P(1)=P(0)=1/2 BER=[P(0/1)+P(1/0)]/2 光纤通信要求光接收机BER小于10-9 。 灵敏度： Sr = 10 lg（Pmin（mw）/1（mw））dBm 灵敏度： 就是指在一定误码率或信噪比(有时还要加上