光通信：第06章光電檢測(cè)器與光接收機(jī)(已修改)
2025-01-08 22:46 本頁(yè)面
【正文】 第六章 光電檢測(cè)器與光接收機(jī) 光電檢測(cè)器 光電檢測(cè)器的特性指標(biāo) 光 接 收 機(jī) 光接收機(jī)的噪聲 光接收機(jī)的靈敏度 光電檢測(cè)器 ? PIN 由于受激輻射僅僅發(fā)生在 PN結(jié)附近 ，遠(yuǎn)離 PN結(jié)的地方?jīng)]有電場(chǎng)存在 ， 因此就決定了 PN光電二極管 (PN Photodiode，PNPD)或 PN光電檢測(cè)器的光電變換效率非常低下及響應(yīng)速度很慢 。 ? 1. PIN PIN光電二極管 (PINPD)的結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 PIN光電二極管的結(jié)構(gòu) ? 2. PIN 當(dāng)光照射到 PIN光電二極管的光敏面上時(shí) ， 會(huì)在整個(gè)耗盡區(qū) （ 高場(chǎng)區(qū) ） 及耗盡區(qū)附近產(chǎn)生受激輻射現(xiàn)象 ， 從而產(chǎn)生電子空穴對(duì) 。 ? 雪崩光電二極管應(yīng)用光生載流子在其耗盡區(qū) (高場(chǎng)區(qū) )內(nèi)的碰撞電離效應(yīng)而獲得光生電流的雪崩倍增 。 ? 1. 常用的 APD結(jié)構(gòu)包括拉通型 APD和保護(hù)環(huán)型 APD， 如圖 。 由于要實(shí)現(xiàn)電流放大作用需要很高的電場(chǎng) ， 因此只能在圖中所示的高場(chǎng)區(qū)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng) 。 圖 APD的結(jié)構(gòu) ? 2. APD的雪崩倍增原理為：當(dāng)入射光照射在 APD的光敏面上時(shí) ， 由于受激吸收原理會(huì)產(chǎn)生電子空穴對(duì) (這里我們稱之為一次電子空穴對(duì) )。 ? 3. APD 當(dāng)光照射到 APD的光敏面上時(shí) ， 由于受激吸收而在器件內(nèi)產(chǎn)生出一次電子空穴對(duì) 。 光電檢測(cè)器的特性指標(biāo) ? 光電檢測(cè)器的工作特性 ? 1. 在一定波長(zhǎng)的光照射下 ， 光電檢測(cè)器的平均輸出電流與入射的平均光功率之比稱為響應(yīng)度 (或響應(yīng)率 )。 響應(yīng)度可以表示如下： 式中： Ip為光生電流的平均值 (單位：A)； P為平均入射光功率值 (單位： W)。 PIp??? 2. 響應(yīng)度是器件在外部電路中呈現(xiàn)的宏觀靈敏特性 ， 而量子效率是器件在內(nèi)部呈現(xiàn)的微觀靈敏特性 。 量子效率定義為通過(guò)結(jié)區(qū)的載流子數(shù)與入射的光子數(shù)之比 ， 常用符號(hào) η表示： ??hPeIp//??入射到器件上的光子數(shù)數(shù)通過(guò)結(jié)區(qū)的光生載流子 式中： e 是電子電荷 ， 其 值 約 為 1019G； ν為光頻 。 η與 ρ關(guān)系可以表示為： ehc??? ? 式中： h是普朗克常數(shù) ， c是光在真空中的速度 ,λ是光電檢測(cè)器的工作波長(zhǎng) 。 代入相應(yīng)數(shù)值后 ， 可以得到： 從式 (64)中可以看出：在工作波長(zhǎng)一
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