光纤通信技术_张新亮_第四章光接收机.pdf

第四章 光接收机 2009­3­19  OE of HUST  1  内 容  4.1 基本概念  4.2 光探测器设计  4.3 光接收机设计  4.4 光接收机噪声分析  4.5 光接收机灵敏度  4.6 光接收机灵敏度的劣化  4.7 接收机性能评估 2009­3­19  OE of HUST  2  4.1  基本概念  • 光电检测过程的基本机制是光吸；  • 当入射光子能量hv超过带隙能量时，半导体每吸收一个光 子就产生一个电子—空穴对。  • 在外加电压建立的电场作用下，电子和空穴在半导体中渡 越并形成电流流动，称为光电流，其电流大小与入射光功 率P 成正比。 in  2009­3­19  OE of HUST  3  P  in  P  = exp( -a W ) P  tr  in  图4.2 光电导探测器 2009­3­19  OE of HUST  4  • 光生电流大小：  I = RP  （4.1.1） P  in  • R称为探测器响应度（Detector Responsivity），单位 为A/W ；  • R大小与半导体材料的量子效率有关；  – 量子效率：入射光子转换为载流子的效率：  I  /q  p  （4.1.2） h = P  / hv  in  –  R与量子效率的关系：  h q h l (um )  R = I / P  = ª  p in  hv 1.24  2009­3­19  OE of HUST  5  （4.1.3） – 可见材料一定，响应度随波长l增加而增大，这可以简 响应度随波长 l增加而增大， 单理解为对于相同的光功率随波长增加所含的光子数增 加。但当光子能量低于带隙能量E 时，就不会产生电子 g  空穴对，这时h →0。 2009­3­19  OE of HUST  6  2009­3­19