光纖通信技術第六章

1、 塞下秋來風景異，衡陽雁去無留意。四塞下秋來風景異，衡陽雁去無留意。四 面邊聲連角起。千嶂里，長煙落日孤城閉。面邊聲連角起。千嶂里，長煙落日孤城閉。 濁酒一杯家萬里，燕然未勒歸無計。羌濁酒一杯家萬里，燕然未勒歸無計。羌 管悠悠霜滿地。人不寐，將軍白發(fā)征夫淚。管悠悠霜滿地。人不寐，將軍白發(fā)征夫淚。 漁家傲漁家傲 范仲淹范仲淹 光源光源 放大器放大器 光電二光電二 極管極管 判決器判決器 inp RPI sr vw 0 ( )(1) sw P wPe 0 (1)(1) s w pf q IPeR h 在在w距離內吸收的功率距離內吸收的功率 考慮光反射后，產(chǎn)生的光電流考慮光反射后，產(chǎn)生的光電流 Pi

2、n hP qI in p ? q R h )( 24.1 )( eVEE hc m gg C 檢測器的等效電路檢測器的等效電路 22 2() eeo NieI BM F M 其中 2 e i 為均方電流噪聲，ce 19 106 .1 ，B為PIN電路帶寬。 量子噪聲（散粒噪聲）量子噪聲（散粒噪聲） 光生電子的隨機性所引起來的。光生電子的隨機性所引起來的。 在入射光的激發(fā)下，單位時間內所激發(fā)的電子數(shù)是不固在入射光的激發(fā)下，單位時間內所激發(fā)的電子數(shù)是不固 定的，這種隨機性就是量子噪聲。定的，這種隨機性就是量子噪聲。 有信號就有量子噪聲，它依附在信號之上，是限制光接有信號就有量子噪聲，它依附在信號之

3、上，是限制光接 收機靈敏度的主要因數(shù)。收機靈敏度的主要因數(shù)。 經(jīng)分析：經(jīng)分析： 2 2() Id NeI BM F M PIN暗電流暗電流Id的隨機起伏引起的的隨機起伏引起的 暗電流噪聲暗電流噪聲 2 4 B tt L K TB Ni R 23 B K1.38 10/JK 為波爾茲曼常數(shù) 熱噪聲熱噪聲 自由電子或帶電載流子在功耗元件上的不規(guī)則運自由電子或帶電載流子在功耗元件上的不規(guī)則運 動，同信號大小無關，是白噪聲。動，同信號大小無關，是白噪聲。 其中T為PIN的絕對溫度（K），B為測量儀器或前放帶寬， R為PIN內阻。 Nt與與B成正比，而與信號頻率無關。成正比，而與信號頻率無關。 是一種白

4、噪聲，其功率譜密度為常數(shù)（是一種白噪聲，其功率譜密度為常數(shù)（4KTR）。）。 光電二極管產(chǎn)生光電流的響應時間主要取決于以下因素：光電二極管產(chǎn)生光電流的響應時間主要取決于以下因素： 1、耗盡區(qū)的光載流子的渡越時間；、耗盡區(qū)的光載流子的渡越時間； 2、耗盡區(qū)外產(chǎn)生的光載流子的擴散時間；、耗盡區(qū)外產(chǎn)生的光載流子的擴散時間； 3、光電二極管以及與其相關的電路的、光電二極管以及與其相關的電路的Rc時間常數(shù)。時間常數(shù)。 非全耗盡型光電二極管的典型響應時間非全耗盡型光電二極管的典型響應時間 在時間間隔在時間間隔 內，接受的能量為內，接受的能量為E E，產(chǎn)生的電子空穴對，產(chǎn)生的電子空穴對N N 0 ( ) E

5、 NP t dt hh 在時間間隔在時間間隔 內，發(fā)射內，發(fā)射n個電子的概率為個電子的概率為 ( ) ! N n e P nN n 碼間串擾碼間串擾 接收機結構接收機結構 I1 I0 I1 I0 I1 I0 I1 I0 高斯概率密度分布函數(shù)：高斯概率密度分布函數(shù)： 01 1 0 誤碼的近似計算誤碼的近似計算 ,0 onoffoff b () ! E n e Ee P Nn n 量子極限量子極限 當當1誤為誤為0的概率為的概率為10-9、量子效率為、量子效率為1時：時： 20.720.7 hc Eh 接收機噪聲接收機噪聲 散彈噪聲散彈噪聲 接收機靈敏度接收機靈敏度 經(jīng)歸一化處理后，等效帶寬為：經(jīng)

6、歸一化處理后，等效帶寬為： 總的均方噪聲電壓改寫為總的均方噪聲電壓改寫為 取合適的參數(shù)，得到：取合適的參數(shù)，得到： 脈沖最小能量脈沖最小能量 性能曲線性能曲線 輸入脈沖輸入脈沖 輸出脈沖輸出脈沖 -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

7、.35 1556.56 1555.76 1554.93 1554.15 1553.34 1552.54 back-to-back Bit Error Rate Received Optical Power(dBm) 接收過載功率接收過載功率： 定義為在定義為在R點處為達到點處為達到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。 圖中圖中A點處的光功率是接收靈敏度點處的光功率是接收靈敏度B點處的光功率點處的光功率 是接收過載功率是接收過載功率AB之間的范圍是接收機可正常之間的范圍是接收機可正常 工作的工作的動態(tài)范圍動態(tài)范圍。 -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