第一章概論-光接收機(jī)-文庫吧
2025-04-07 16:29 本頁面
【正文】 (Si)還是砷化鎵 (GaAs)IC技術(shù)都能夠使集成電路的工作帶寬超過 2GHz， 甚至達(dá)到 10GHz。 為了適合高傳輸速率的需求 ， 人們一直在努力開發(fā)單片光接收機(jī) ， 即用 “ 光電集成電路 (OEIC)技術(shù) ” 在同一芯片上集成包括光檢測(cè)器在內(nèi)的全部元件 。 這樣的完全集成對(duì)于 GaAs接收機(jī) (即工作在短波長的接收機(jī) )是比較容易的 ， 而且早已得到實(shí)現(xiàn) 。 然而 ， 對(duì)于工作在 ， 人們需要基于InP的 OEIC接收機(jī) 。 在 1991年試驗(yàn)成功的單路 InGaAs OEIC接收機(jī) ， 其運(yùn)行速率達(dá) 5Gb/s。 光電集成接收機(jī) 光 檢 測(cè) 器電 路 部 分G a A s 基片N＋ I n P 基片P 接 觸 片 N 接 觸 片 InGaAs OEIC接收機(jī)也可以用混合法實(shí)現(xiàn) 。 如圖所示 ， 電元件集成在 GaAs基片上 ， 而光檢測(cè)器集成在 InP基片上 ， 兩個(gè)部分通過接觸片連接在一起 。 光接收機(jī)的結(jié)構(gòu) 光解調(diào)原理 1. 非相干檢測(cè)方式 常用的非相干檢測(cè)方式就是直接功率檢測(cè)方式 。 直接功率檢測(cè)方式是通過光電二極管直接將接收的光信號(hào)恢復(fù)成基本調(diào)制信號(hào)的過程 。 2. 相干檢測(cè)方式 就像普通的無線電收音機(jī)一樣 ， 首先接收光信號(hào)要與一個(gè)光本地振蕩器在光混頻器混頻之后 ， 再被光電檢測(cè)器變換成一定要求的電信號(hào) ， 如圖 。 圖 相干檢測(cè)原理 光接收機(jī)的指標(biāo) 對(duì)于不同的光纖通信系統(tǒng) ， 有著不同的光接收機(jī)質(zhì)量指標(biāo) 。 (1) 光接收機(jī)靈敏度 所謂光接收機(jī)靈敏度 ， 就是指在一定誤碼率或信噪比 (有時(shí)還要加上信號(hào)波形失真量 )條件下光接收機(jī)需要接收的最小平均光功率 (有時(shí)也稱為平均最小輸入光功率 )。 (2) 光接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍 所謂光接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍 ， 就是指在一定誤碼率或信噪比 (有時(shí)還要加上信號(hào)波形失真量 )條件下光接收機(jī)允許的光信號(hào)平均光功率的變化范圍 。 光接收機(jī)的誤碼源 光接收機(jī)的噪聲源 Fig. : 噪聲源和干擾 ?放大器噪聲 ?光子檢測(cè) 量子噪聲 (泊松分布 ) ?體暗電流 ?表面暗電流 ?統(tǒng)計(jì)增益起伏 APD(對(duì)雪崩光電二極管 ) ?熱噪聲 1. 光電檢測(cè)器噪聲 光電檢測(cè)器上的噪聲包括光檢測(cè)器產(chǎn)生的量子 （ 或散彈噪聲 ） 、 暗電流噪聲及表面漏電流噪聲 。 2. 熱噪聲 熱噪聲包括檢測(cè)器負(fù)載電阻及放大器發(fā)熱引起的噪聲 。 3. 放大器的噪聲 光接收機(jī)的信噪比 光接收機(jī)輸出端的信噪比為： 放大器噪聲功率光檢測(cè)器噪聲功率光電流信號(hào)功率??S / N提高光接收機(jī)信噪比的措施： （ 1）光檢測(cè)器必須要有很高的量子效率，以產(chǎn)生較大的信號(hào)功率； （ 2）使光檢測(cè)器和放大器噪聲保持盡可能低的值。 光接收機(jī)的靈敏度 數(shù)字光接收機(jī)的誤碼率 由于噪聲的存在 ， 放大器輸出的是一個(gè)隨機(jī)過程 ， 其取樣值是隨機(jī)變量 ， 因此在判決時(shí)可能發(fā)生誤判 ，把發(fā)射的 “ 0” 碼誤判為 “ 1” 碼 ， 或把 “ 1” 碼誤判為 “ 0” 碼 。 光接收機(jī)對(duì)碼元誤判的概率稱為誤碼率 (在二元制的情況下 ， 等于誤比特率 ， BER)， 用較長時(shí)間間隔內(nèi) ， 在傳輸?shù)拇a流中 ， 誤判的碼元數(shù) Ne和接收的總碼元數(shù) Nt的比值來表示 。 根據(jù)通信系統(tǒng)理論 ， 二進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的誤碼率可以表示為： BtNNNBER ete ?? 其中 Ne為給定時(shí)間間隔 t內(nèi)發(fā)生差錯(cuò)的脈沖數(shù) ， Nt為總的脈沖數(shù) 。 B=1/Tb是脈沖傳輸速率 。 光纖通信系統(tǒng)
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