光纤通信技术第六章

1、 塞下秋来风景异，衡阳雁去无留意。四塞下秋来风景异，衡阳雁去无留意。四 面边声连角起。千嶂里，长烟落日孤城闭。面边声连角起。千嶂里，长烟落日孤城闭。 浊酒一杯家万里，燕然未勒归无计。羌浊酒一杯家万里，燕然未勒归无计。羌 管悠悠霜满地。人不寐，将军白发征夫泪。管悠悠霜满地。人不寐，将军白发征夫泪。 渔家傲渔家傲 范仲淹范仲淹 光源光源 放大器放大器 光电二光电二 极管极管 判决器判决器 inp RPI sr vw 0 ( )(1) sw P wPe 0 (1)(1) s w pf q IPeR h 在在w距离内吸收的功率距离内吸收的功率 考虑光反射后，产生的光电流考虑光反射后，产生的光电流 hP

2、 qI in p ? q R h )( 24.1 )( eVEE hc m gg C 检测器的等效电路检测器的等效电路 22 2() eeo NieI BM F M 其中 2 e i 为均方电流噪声，ce 19 106 .1 ，B为PIN电路带宽。 量子噪声（散粒噪声）量子噪声（散粒噪声） 光生电子的随机性所引起来的。光生电子的随机性所引起来的。 在入射光的激发下，单位时间内所激发的电子数是不固在入射光的激发下，单位时间内所激发的电子数是不固 定的，这种随机性就是量子噪声。定的，这种随机性就是量子噪声。 有信号就有量子噪声，它依附在信号之上，是限制光接有信号就有量子噪声，它依附在信号之上，是限

3、制光接 收机灵敏度的主要因数。收机灵敏度的主要因数。 经分析：经分析： 2 2() Id NeI BM F M PIN暗电流暗电流Id的随机起伏引起的的随机起伏引起的 暗电流噪声暗电流噪声 2 4 B tt L K TB Ni R 23 B K1.38 10/JK 为波尔兹曼常数 热噪声热噪声 自由电子或带电载流子在功耗元件上的不规则运自由电子或带电载流子在功耗元件上的不规则运 动，同信号大小无关，是白噪声。动，同信号大小无关，是白噪声。 其中T为PIN的绝对温度（K），B为测量仪器或前放带宽， R为PIN内阻。 Nt与与B成正比，而与信号频率无关。成正比，而与信号频率无关。 是一种白噪声，其

4、功率谱密度为常数（是一种白噪声，其功率谱密度为常数（4KTR）。）。 光电二极管产生光电流的响应时间主要取决于以下因素：光电二极管产生光电流的响应时间主要取决于以下因素： 1、耗尽区的光载流子的渡越时间；、耗尽区的光载流子的渡越时间； 2、耗尽区外产生的光载流子的扩散时间；、耗尽区外产生的光载流子的扩散时间； 3、光电二极管以及与其相关的电路的、光电二极管以及与其相关的电路的Rc时间常数。时间常数。 非全耗尽型光电二极管的典型响应时间非全耗尽型光电二极管的典型响应时间 在时间间隔在时间间隔 内，接受的能量为内，接受的能量为E E，产生的电子空穴对，产生的电子空穴对N N 0 ( ) E NP

5、t dt hh 在时间间隔在时间间隔 内，发射内，发射n个电子的概率为个电子的概率为 ( ) ! N n e P nN n 码间串扰码间串扰 接收机结构接收机结构 I1 I0 I1 I0 I1 I0 I1 I0 高斯概率密度分布函数：高斯概率密度分布函数： 01 1 0 误码的近似计算误码的近似计算 ,0 onoffoff b () ! E n e Ee P Nn n 量子极限量子极限 当当1误为误为0的概率为的概率为10-9、量子效率为、量子效率为1时：时： 20.720.7 hc Eh 接收机噪声接收机噪声 散弹噪声散弹噪声 接收机灵敏度接收机灵敏度 经归一化处理后，等效带宽为：经归一化处

6、理后，等效带宽为： 总的均方噪声电压改写为总的均方噪声电压改写为 取合适的参数，得到：取合适的参数，得到： 脉冲最小能量脉冲最小能量 性能曲线性能曲线 输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲 -20.5-20.0-19.5-19.0-18.5-18.0-17.5-17.0-16.5-16.0-15.5 10 -20.5-20.0-19.5-19.0-18.5-18.0-17.5-17.0-16.5-16.0-15.5 10 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 10 -8 10 -9 10 -10 8-ch after 80km back-to-back 1558.16 1557.35

7、1556.56 1555.76 1554.93 1554.15 1553.34 1552.54 back-to-back Bit Error Rate Received Optical Power(dBm) 接收过载功率接收过载功率： 定义为在定义为在R点处为达到点处为达到10E-10的的BER值所值所 需要的平均接收光功率的最大值。需要的平均接收光功率的最大值。 图中图中A点处的光功率是接收灵敏度点处的光功率是接收灵敏度B点处的光功率点处的光功率 是接收过载功率是接收过载功率AB之间的范围是接收机可正常之间的范围是接收机可正常 工作的工作的动态范围动态范围。 -21-20-19-18 10 -5 10 -6 10 -7 10 -8 10 -9 10 -10 2 7-1 2 23-1 2 31-1 Bit Error Rate Received Optical Power(dBm)