光通信：第06章光电检测器与光接收机ppt课件

1、造如图造如图6.1所示。所示。图图6.1 PIN光电二极管的构造光电二极管的构造求很高的电场，因此只能在图中求很高的电场，因此只能在图中所示的高场区发生雪崩倍增效应。所示的高场区发生雪崩倍增效应。图图6.2 APD的构造的构造式中：式中：Ip为光生电流的平均值为光生电流的平均值(单位：单位：A)；P为平均入射光功率值为平均入射光功率值(单位：单位：W)。PIphPeIp/入射到器件上的光子数数通过结区的光生载流子式 中 ：式 中 ： e 是 电 子 电 荷 ， 其 值 约 为是 电 子 电 荷 ， 其 值 约 为1.610-19G；为光频。为光频。与与关系可以表示关系可以表示为：为：ehc式中

2、：式中：h是普朗克常数，是普朗克常数，c是光在真空是光在真空中的速度中的速度,是光电检测器的任务波长。代是光电检测器的任务波长。代入相应数值后，可以得到：入相应数值后，可以得到：从式从式(6-4)中可以看出：在任务波长一中可以看出：在任务波长一定时，定时，与与具有定量的关系。具有定量的关系。24. 111220ddppIIIIIIM声带宽。声带宽。表 6.1 列出了光电检测器的典型指标FID13Z81PZInGaAs-PINPDFPD5W1KSInGaAs-APD工作波长（ m）1.311.55量子效率（%）7575响应度（A/W）0.780.94暗电流（nA）0.120检测带宽 （GHz）2

3、.03.0附加电容（pF）1.10.5典型应用622Mb/s2.5Gb/s表 6.2 常用光电检测器件的参考数据Si-PINPDInGaAs-PINPDInGaAs-APD正向压降0.60.7V0.20.3V约 2V正向电阻35k （R100 档）35k （R100 档）通反向电阻100k （R1K 档）100k （R1K 档）无穷大（R1K 档）图图6.5 相关检测原理相关检测原理PINPDPDnnhPBe22APDPDnnhFPBeM2232232222222BCgKTCBfgKTBeIRKTnmcmgA3222232222BeIKTCBReIReIKTeIRKTnccccAtotoNSS

4、NR 22AnAstotitotinsAPINPDnnPtotoNSSNRAAPDnnP diippdiippBERDD0001010式中：式中：p(0)和和p(1)分别表示二进制数分别表示二进制数字码流中字码流中“0、“1出现的概率；出现的概率；p0(i)和和p1(i)分别表示分别表示“0、“1码的概率密度函码的概率密度函数；数；i表示信号电流的瞬时值；表示信号电流的瞬时值；D0是是p0(i)和和p1(i)相等时对应的信号电流。相等时对应的信号电流。利用数值计算技术求得误码率的方法利用数值计算技术求得误码率的方法非常费时，而且不能对光接纳机的设计提非常费时，而且不能对光接纳机的设计提供多少协

5、助。所以，为了简化计算，普通供多少协助。所以，为了简化计算，普通均将概率密度函数近似成高斯函数来进展均将概率密度函数近似成高斯函数来进展相应的分析。于是，误码率又可表示成：相应的分析。于是，误码率又可表示成：dxxBERQ2exp212式中式中Q可以表示为：可以表示为：000totopNIDQ101totopNDI当码流中当码流中“0、“1等概时，系统的等概时，系统的误码率就等于误码率就等于“1码发生过失概率的一半，码发生过失概率的一半，即即式中：式中：n表示一个码元的平均光子数。表示一个码元的平均光子数。nBERexp21可以表示为：可以表示为：QNNIItottotopop1001式 中 ：式 中 ： M 为为 A P D 的 倍 增 因 子的 倍 增 因 子 ( 对对PINPD，M=1)；P1为为“1码时的光功率；码时的光功率；A为放大器的放大倍数。为放大器的放大倍数。AMPIop11为了减少码间干扰的影响，必需对接为了减少码间干扰的影响，必需对接纳的信号波形进展滤波平衡，变成没有码纳的信号波形进展滤波平衡，变成没有码间干扰的信号波形间干扰的信号波形(实践中多采用升余弦实践中多采用升余弦波波)。经过平衡后，光接纳机的带宽可以用。经过平衡后，光接纳机的带宽可以用如下公式表示：如下公式表示：式中：式中：是输出波形的滚降因子。从上式可是输出波形的滚