【文章內(nèi)容簡介】 率大于 100MHz時，就可以忽略它對光電二極管輸出信號的作用了。 綜上所述，光電二極管總的噪聲電流均方值可以表示為 （ ） 在實際使用中，噪聲也可以用單位帶寬的電流均方根表示，對于散粒噪聲，有 （ ） BRTkti )/4()( LB2T2T ?????2T2s2 ??? ??)(2/ dPssN IIqBii ???圖 PIN光電二極管 （深圳飛通光電股份有限公司提供） 光檢測器產(chǎn)品介紹 1． PIN產(chǎn)品及參數(shù) PIN光電二極管具有較好的光電轉(zhuǎn)換線性度、響應速度快、不需要高的工作電壓等優(yōu)點，得到了廣泛的應用。圖 PIN管的外形圖。表 。 表 長波長 PIN管性能指標 （深圳飛通光電股份有限公司提供 ） 參數(shù) 符號 測試條件 最小 典型 最大 單位 波長 ? 1100 — 1600 nm 暗電流 Id VR = 5V, 25℃ — 1 5 nA 響應度（ 1310nm） R VR = 5V, ? = 1310nm — — A/W 飽和光功率 P VR = 5V — — 10 mW 光敏面直徑 ? — 75 — ?m 上升、下降時間 t r, tf RL = 50? — — ns 電容 C VR = 5V — — pF 表 。當入射光功率比較大時，光生電流不再與輸入功率成正比，而是呈飽和趨勢，式（ ）不再成立。光敏面直徑則決定了光電二極管的激活區(qū)，當光從光纖耦合到光電二極管必須考慮該參數(shù)的作用，應選擇合適的透鏡系統(tǒng)，使得光電二極管的感光區(qū)達到最大光覆蓋。制造商在很多產(chǎn)品中已經(jīng)解決了光纖到光電二極管的耦合問題，如圖 。電容的數(shù)值依賴于所加的反向偏振電壓，所以表 。 除了上述的性能指標外，還有該光電二極管額定極限值，它們是：存儲溫度為 40℃ ～ +85℃ ，工作溫度為 40℃ ～ +85℃ ，反向電壓為 30V。 光電二極管的輸出電流比較小，必須在它后面加放大器，對微弱的電流信號進行放大，將光電二極管和放大器制作在一起就是光檢測器組件。如 PINTIA組件和 APDTIA組件，其中 TIA稱為互阻放大器，它可以將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，在光接收機中，常將它稱為前置放大器。 圖 APDTIA光檢測器 （深圳飛通光電股份有限公司提供） 2． APD產(chǎn)品及參數(shù) 圖 、 APDTIA同軸帶尾纖的光檢測器組件示意圖，它具有內(nèi)置的 AGC電路，差分輸出，采用 5針帶尾纖封裝。 表 APDTIA組件的光電性能。 參 數(shù) 符號 測 試 條 件 范 圍 單位 最小值 典型值 最大值 響應波長 ? — 1260 — 1580 nm APD擊穿電壓 VBR Id = 100?A， Tc = +25℃ 50 — 70 V VBR溫度系數(shù) ? Tc = 20℃ ~+85℃ — — V/℃ 工作電流 DC 35 50 65 mA 響應度 R Pin = 30dBm, ? = 1310nm, M = 1 — A/W 帶寬（ 3dB） AC, RL = 50?, M = 10, ? = 1310nm, Pin = 30dBm — GHz 輸出阻抗 Z0 差分輸出 40 60 80 ? 跨阻 Zt 差分輸出， f = 100MHz 2 k? 飽和光功率 Ps AC, RL = 50?, NRZ, ， PRBS = 2231, RER = 1010, ? = 1550nm 7 5 — dBm 靈敏度 Pr AC, RL = 50?, NRZ, ， PRBS = 2231, RER = 1010, ? = 1550nm — 33 31 dBm 光反射 ORL ? = 1310nm，單模光纖 — — 30 dB APDTIA的極限額定參數(shù)有： TIA工作電壓（ +5V），TIA工作電流（ 70mA）， APD偏置電壓（ VBR），APD偏置電流（ 2mA）等。 使用光電二極管的注意事項有：①靜電防護，儀器設備、工具、電路板接地良好，操作者需穿戴防靜電服并通過高電阻接地；②焊接溫度不超過 260℃ ，焊接時間不超過 10s；③嚴禁超過額定極限電壓。 光 接 收 機 光接收機的組成 光接收機的作用是將光纖終端的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后進行放大、處理，最后還原成原始的電信號形式。光接收機是光纖通信系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能的優(yōu)劣直接影響了整個光纖通信系統(tǒng)的性能。 光纖通信系統(tǒng)分模擬和數(shù)字兩種傳輸系統(tǒng)。在這兩種不同系統(tǒng)中采用的光接收機分別稱為模擬光接收機和數(shù)字光接收機。模擬光接收機比較簡單，方框圖如圖 （ a）所示，光檢測器的輸出信號經(jīng)低噪聲前置放大器放大后，送入主放大器做進一步放大處理，然后根據(jù)模擬信號的調(diào)制方式，選擇相應的解調(diào)器，解調(diào)后的信號即為所需的模擬電信號。模擬光接收機的技術指標將在第 6章中討論。 數(shù)字光接收機方框圖如圖 （ b）所示，考慮到數(shù)字系統(tǒng)的普及性，本節(jié)重點介紹數(shù)字光接收機各部分的功能及相關的技術指標。 如圖 ，光接收機主要由光檢測器、前置放大器、主放大器、濾波器、判決電路、時鐘恢復電路、自動增益控制電路等電路組成。各部分的功能敘述如下。 1． 前置放大器 從光檢測器輸出的電流信號十分微弱 ， 必須經(jīng)過前置放大器放大 ， 前置放大器在光接收機中起關鍵作用 ， 要求它有足夠小的噪聲 、 適當?shù)膸捄鸵欢ǖ脑鲆?。 前置放大器有多種類型 ， 如雙極型晶體管前置放大器 、 場效應晶體管互阻抗前置放大器 、PINFET（ PIN管與場效應管 ） 前置放大器組件等 。 圖 器原理圖 ， 其輸出電壓為 （ ） 互阻放大器的主要優(yōu)點是：動態(tài)范圍較寬；輸出阻抗小 ， 不易感應耦合噪聲；性能穩(wěn)定 ， 容易通過調(diào)節(jié) RF控制增益 。 2． 增益可調(diào)節(jié)的主放大器 前置放大器輸出信號的幅度對于信號的判決是不夠的 ， 因此還需主放大器做進一步的放大 。 主放大器除了將前置放大器輸出的信號放大到判決電路所需要的信號電平外 ， 還起著調(diào)節(jié)增益的作用 。 當光電檢測器輸出的信號出現(xiàn)起伏時 ， 通過光接收機的自動增益控制電路對主放大器的增益進行 調(diào)整 ， 即輸入信號越大 ， 增益越小 ，反之 ， 對于小的信號呈現(xiàn)較大的增益 ， 這樣主放大器的輸出信號幅度在一定范圍不受輸入信號的影響 。 一般主放大器的峰 峰值輸出大約是幾伏 。 FPout RIv ?圖 互阻放大器作為前置放大器 3．濾波器 在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，光脈沖從光發(fā)射機輸出，經(jīng)過光纖長距離傳輸，由于光纖色散的影響，波形將出現(xiàn)拖尾，系統(tǒng)中其他的器件，如光放大器、光檢測器等，因其帶寬的限制和非理想的傳輸特性，會使光脈沖發(fā)生畸變，同時加劇碼元間的串擾，造成判決電路誤判，產(chǎn)生誤碼。所以在判決電路前必須加濾波器對已發(fā)生畸變和有嚴重碼間干擾的信號進行均衡，使其盡可能地恢復原來的狀況，以利于定時判決。 濾波器的機理可以用圖 。圖 （ a）中的波形表示單個已經(jīng)發(fā)生拖尾現(xiàn)象的碼元，在其他碼元的判決時刻，