光纤通信第4章.ppt

1、第四章了解光电检测器和光接收机1、学习目的和要求通信系统中常用的各种检测器，了解光电检测过程和光电检测过程的特性，了解接收机的结构和工作原理。2、内容4.1光电探测器4.2光接收器的组成和主要性能指标4.3接收器的噪声4.4位错误率和灵敏度计算4.5光纤通信的线路代码类型，4.1光电探测器光探测器是光纤通信中不可缺少的基本组成部分，也是影响整体系统性能的关键组成部分之一，是光接收器的关键组成部分。什么是光电探测器？入射的光信号转换为其他信号，以检测光的各种特性的零件统称为光探测器。光电探测器分类：目前光探测器主要分为光热探测器两个茄子主要类别。换句话说，将光信号转换为热信号。光电探测器：将光信

2、号转换为传记信号。在光纤通信中，光探测器的主要要求：(1)在操作光波中具有高灵敏度。光纤通信光源发射的光的波长范围分别为08 109微米和13155微米(13155)，在这些波长在室温下工作的条件下，必须有效地将光电转换为电流信号。(2)对信号要有高反应度。在宽的光信号强度范围内，可以将光信号转换为传记信号，而无需失真。(3)短反应时间。光纤通信的最大优点是可以在一条线路上传输大量信息。由于当前在24GbitS系统，甚至在10-100 GB/S系统中使用，光探测器必须具有足够短的光变前响应时间，以满足光纤通信速度提高的需要。(4)附加噪音小。光转换为电的过程中带来的噪音和本身产生的噪音越小越好

3、。(5)体积小，重量轻，容易与光纤结合，价钱价格便宜。光探测器目前常用的光探测器主要是光电二极管、真空光电二极管、光电、光电倍增管等。勘探过程基本相同。也就是说，吸收光辐射，产生电子或电子孔对。4.1.1光电二极管工作原理和响应波长1，工作原理光电效应光电二极管光电效应特定过程：半导体PN结，入射光子能量hEg，半导体材料原子吸收光子的能量，跳跃到传导台，传导台上出现光电，价带中出现光孔，即光电。光生载流子是正负偏置和内脏的作用，在外部电路中产生光电流。产生的载流子：(1)产生光生载流子吸收的光能将低能级电子转移到高能级，如果光子能量大于金带宽度，价带电子将跳跃到导级，产生传导带电子和价带空穴

4、。叫做牙齿载流子(广生载流子)。(2)在耗竭层发生的光生载流子，这些光生载流子牙齿耗竭层产生，它们在内部电场的作用下反方向形成漂移运动，即电子为N区漂移，空穴为P区漂移，因此在外部电路内形成电流。(3)在耗竭层以外发生的光生载流子生成P，N区发生的光生载流子，电子和空穴的扩散长度在Ln，Lp，P，N区的几个茄子载流子电子和空穴的扩散过程中，只有扩散长度以内的光生电子和空穴扩散到结球边缘，形成光生电流的概率很高。可见，光生电流由(1)耗尽层内的光生电子和光生空穴形成的电流三部分组成。(2)P区光电形成电流；(3)N区光生空穴形成的电流。总光生电流的大小反映入射光功率的大小，将光信号转换为传记信号

5、。活动区域：定义用完层及其两侧长度为载流子扩散长度的P-N结光电二极管范围的活动区域。只有到达作用区域的载流子才能形成光电流。，枯竭层内的光生电子空穴对：一方面完全通过漂移作用形成电流，光子的吸收每次都可以转换为电流，转换效率高。另一方面，载流子在内战界的作用下运动，因此漂移速度很快。枯竭层以外的光生载流子：一方面，只有少数载流子扩散到枯竭层边缘，才能在其他地区形成漂移电流，其转换效率较低。另一方面，载流子扩散运动速度较慢，需要较长的时间，并影响二极管响应时间。因此，我们希望更多的光子落到耗尽层区域，扩大耗尽层。扩大耗尽区域的方法：添加负偏置可以扩大半导体二极管耗尽区域。降低半导体的掺杂浓度可以扩大半导体二极管耗尽领域。2，光电二极管响应时间是指二极管电流随入射光变化的速度。限制光电二极管响应时间的因素是：(1) P，N区中光音载流子扩散时间，(2)耗尽区中载流子漂移时间，(3)接