【文章內(nèi)容簡介】 路構(gòu)成，對光源驅(qū)動電路的要求和偏置電流的設(shè)置依據(jù)，構(gòu)成：ATC，APC，驅(qū)動，光檢測要求：①輸出光脈沖峰值，即輸出光功率保持穩(wěn)定。②光脈沖的通斷比=10（消光比設(shè)置依據(jù)：要求接近激光器的閾值電流，可以大大減小調(diào)制光輸出的延遲，抑制激光器的馳張震蕩，太大太小的偏置電流會使消光比惡化。馳張震蕩：激光器是閾值器件，若閾值較大，要較大幅度的調(diào)制電流信號Id來進(jìn)行驅(qū)動。而調(diào)制電流脈沖從0上升的時間至激光開始的時間存在延遲，在產(chǎn)生光脈沖的開始時間會產(chǎn)生暫態(tài)過擊，然后又出現(xiàn)反復(fù)震蕩現(xiàn)象。解法：加偏置電流IB，接近且略小于閾值電流，使激光器的輸出特性工作在閾值電流附近，再加Id。APC和ATC電路設(shè)置目的和工作原理目的：閾值電流會隨著溫度的升高和老化而提高，如果此時加在激光器上的總驅(qū)動電流不變，則輸出光功率下降，APC調(diào)整偏置電流，ATC降溫，都是為了使激光器的輸出功率保持穩(wěn)定。工作原理①APC：通過光敏二極管PIN監(jiān)測激光器的輸出功率，一旦發(fā)現(xiàn)輸出功率下降時，調(diào)整光源驅(qū)動電路中的偏置電流，使激光器輸出功率保持穩(wěn)定②ATC：采用半導(dǎo)體制冷，使激光器的結(jié)溫保持穩(wěn)定。第4章 光檢測器和光接收機(jī)光電二極管PIN和雪崩光電二極管APD的工作原理 光敏二極管：在PN結(jié)之間摻雜一層濃度很低的N型半導(dǎo)體（幾乎為本征I）增加耗盡區(qū)寬度，絕大部分入射光在I層內(nèi)被吸收，并產(chǎn)生大量電子空穴對，而I層兩側(cè)摻雜濃度很高的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體很薄，吸收入射光比例很小，因而在光生電流中漂移分量占主導(dǎo)地位。（！）雪崩二極管：通過在PN結(jié)上加高反向偏壓，在結(jié)區(qū)附近形成強(qiáng)電場。耗盡區(qū)層內(nèi)產(chǎn)生的光生載流子，在強(qiáng)電場的作用下得到加速獲得很高的動能，與半導(dǎo)體晶體內(nèi)的原子相碰撞，使束縛在價帶中的電子獲得能量激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生的第二代電子空穴對，這種現(xiàn)象被稱為碰撞電離。第二代載流子在強(qiáng)電場的加速下，可再次碰撞電離，產(chǎn)生第三代載流子，如此反復(fù)循環(huán)使得載流子數(shù)急劇增加，從而使光電流獲得倍增，這就是雪崩效應(yīng)，而雪崩二極管獲得內(nèi)部電流增益。對比：①PIN偏置電流低而APD要高偏置電流②由于APD反偏大，暗電流大，而PIN暗電流小 ③APD溫度敏感性大（雪崩倍增會隨溫度增高而減小）PN結(jié)光電二極管反向偏壓及光生載流子的產(chǎn)生機(jī)理反向偏壓原因：擴(kuò)散區(qū)內(nèi)載流子的擴(kuò)散速度比耗盡區(qū)內(nèi)光生載流子的漂移速度慢很多，擴(kuò)散運(yùn)動的時延將導(dǎo)致檢測器輸出的電流脈沖后沿的拖尾拉長，影響光敏二極管的響應(yīng)時間限制光電轉(zhuǎn)換速度（加上反向偏壓后等于間接增加耗盡區(qū)寬度，減小光生電流的擴(kuò)散分量；也增強(qiáng)了耗盡區(qū)電場，加快漂移速度，從而加快反應(yīng)時間）光生載流子產(chǎn)生機(jī)理：當(dāng)能量大于禁帶寬度的光子入射在PN結(jié)上形成受激輻射，價帶電子吸收能力越過禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，形成光生電子，價帶中形成光生空穴，及光生載流子。PIN光電二極管的工作特性（截止波長和吸收系數(shù)、響應(yīng)度、量子效率、飽和、暗電流和噪聲）截止波長：入射光子能量hf半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。因此，對某種特定材料制造的光檢測器存在一個滿足光生電流入射光的下限頻率fc和上限波長λc，λc被稱為截止波長。λ＜λc才行吸收系數(shù)：隨波長減小而變大。后果：一方面禁帶寬度決定的截止波長要大于入射光波長，否則材料透明，無法光電轉(zhuǎn)換，另一方面，吸收系數(shù)不能太大，以免降低光電轉(zhuǎn)換效率（！）響應(yīng)度：平均輸出電流/平均數(shù)出光功率。公式：（?。┝孔有师牵海ü馍娮涌昭▽?shù)）/入射電子數(shù)。公式：（?。﹥烧哧P(guān)系：公式：（?。﹥烧呖偨Y(jié)：響應(yīng)度和量子效率是光敏二極管能量轉(zhuǎn)換效率的參數(shù)，都顯然與入射光的頻率（波長）相關(guān)。暗電流：①定義：理想光敏二極管沒有入射光時應(yīng)無電流，但實(shí)際中處于反向偏壓的半導(dǎo)體光敏二極管無光照時仍有電流流過，這部分電流稱為暗電流②分類及產(chǎn)生原因：（1）體暗電流，是反向偏壓下的反向飽和電流，由載流子的熱擴(kuò)散形成。（2）表面暗電流，由半導(dǎo)體表面缺陷引起的表面漏電流（暗電流隨反向偏壓的溫度增大而增大；限制光敏二極管能檢測的最小光功率，降低接收靈敏度）飽和：入射光功率太大時光生電流與入射光功率不成正比。噪聲：噪聲包括散粒噪聲（量子噪聲）和熱噪聲。（原因：前者因?yàn)楣馍娮涌昭▽Φ碾x散性和隨機(jī)性；后者是負(fù)載電阻和輸入電阻產(chǎn)生）光接收機(jī)的主要性能指標(biāo)，靈敏度（三中表示方法及其換算），動態(tài)范圍的定義和計(jì)算，影響靈敏度的因素。（?。┕饨邮諜C(jī)的前端是指：光檢查器和前置放大器（！）靈敏度：給定信噪比條件下光接收機(jī)接收微弱信號的能力 三種形式:①輸入最小平均光功率PR②每個光脈沖的最低平均光子數(shù)n0③每個光脈沖的最低平均能量Ed 公式1： 公式2：動態(tài)范圍：光接收機(jī)適應(yīng)光輸出信號的能力——光接收機(jī)信號靈敏度（最小光功率）和過載功率間的差值 影響靈敏度的因素：①碼間干擾（多模：光纖帶寬，單模：色散和非線性）②消光比（光發(fā)送機(jī)的直流偏置電流）③暗電流（光接收機(jī)的反向偏壓）④量子效率、入射光波長、信號速率及各種噪聲第5章 無源光器件光纖連接器、光調(diào)制器①（！）光纖連接器：兩根光纖之間完成活動連接的器件用途：各類有源及無源器件之間、光器件與光纖線路之間、各類測試儀器與光纖通信系統(tǒng)或光纖線路間的活動連接。②（！）光衰減器：用來降低/改變光功率的器件③光調(diào)制器：對光信號進(jìn)行調(diào)制④光開關(guān)：實(shí)現(xiàn)光信號在不同光路上的快速切換 第6章 光放大器光放大器的工作原理和分類方法，基本工作原理：受激輻射或受激散射效應(yīng)分類方法：光放大器=半導(dǎo)體光放大器（①）+光纖放大器（②+③）①半導(dǎo)體激光放大器（利用受激輻射），分為諧振式和行波式②摻雜稀土元素光放大器（摻鉺EDFA，摻鐠PDFA 原理：利用稀土元素吸收泵浦光能量，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，再受激輻射產(chǎn)生光放大）③非線性效應(yīng)光放大器（包括FBA光纖布里淵放大器，F(xiàn)IA光纖拉曼放大器）EDFA的工作原理和特性（增益與泵浦光功率、摻鉺光纖長度、輸入功功率之間的關(guān)系、輸出光功率和噪聲特性）（?。┕ぷ黝l段和波長范圍：，與光纖最小損耗波長窗口一致（?。┲饕Y(jié)構(gòu)中的泵浦光源，輸出功率10100mw， 工作原理：在較弱的信號光和較強(qiáng)的泵浦光一起輸入摻鉺光纖內(nèi)，泵浦光激活EDF中的鉺離子并形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在信號光子的感應(yīng)下，產(chǎn)生受激輻射，并實(shí)現(xiàn)信號光的放大。特點(diǎn)：①工作波長與光纖最小損耗窗口一致，②所需泵浦光功率很低，③增益高噪聲低，輸出功率高，④連接損耗小①功率增益：表示EDFA的放大能力，功率增益=10lg（Po/Pi）①小信號增益大于大信號增益（圖）②放大器增益存在飽和 ③剛開始增益隨摻鉺光纖長度的增加而上升，但光纖超過一定長度后，由于光纖本身損耗，增益反而下降，因此存在最大增益長度。圖②輸出功率：當(dāng)輸入功率增加時，受激輻射加快，以至于減少粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使受激輻射光減弱，輸出功率趨于平穩(wěn)。③噪聲：（1）信號光的散粒噪聲、（2）被放大的自發(fā)輻射光的散粒噪聲、（3）自發(fā)輻射光譜與信號光的差拍噪聲（決定EDFA性能的主要因素）、（4）自發(fā)輻射間的差