【正文】 stitude of Lightwave TechnologyLD、 SLD、 LED、 ASE比較 n LD： 輻 射 ，因此 功率非常高 ； FP腔的 篩選 作用，因此 輸 出光的 頻譜 很窄 ，光源相干性好。 n LED： 發(fā)輻 射， 輸 出 功率很低 ； 出光 頻譜較寬 ，也在幾十 nm。 Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology光探測器 ? PN結(jié)光電效應(yīng) Institude of Lightwave Technology，請遵守靜電敏感器件的防護措施。 Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology光電檢測器的特性指標 光電檢測器的工作特性 1. 響應(yīng)度 在一定波長的光照射下 ， 光電檢測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 )。 Institude of Lightwave Technology 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 。 h是普朗克常數(shù) ， c是光在真空中的速度 ,λ 是光電檢測器的工作波長 。 Institude of Lightwave Technology例 能量為 J的光子入射到光電二極管上，此二極管的響應(yīng)度為 ， 如果入射光功率為 10uW， 則產(chǎn)生的光電流為： AWWAPI p ??? )10)(/( ???例 有一個 InGaAs材料的光電二極管，在 100ns的脈沖時段內(nèi)共入射了波長為 1300nm的光子 6x106 個，平均產(chǎn)生了 個電子空隙對，則其量子效率可以等于： 665 .4 1 0 0 .9 06 1 0????? Institude of Lightwave Technology幾種不同材料的 pin 光電二極管響應(yīng)度和量子效率與波長的關(guān)系曲線 量子效率 響應(yīng)度 光子能量一定時，量子效率與光功率無關(guān)，響應(yīng)度是光功率的線性函數(shù)。 它取決于以下三個因素： 耗盡區(qū)的光載流子的渡越時間； 耗盡區(qū)外產(chǎn)生的光載流子的擴散時間； 光電二極管以及與其相關(guān)的電路的 RC時間常數(shù)。 3. 響 應(yīng) 速度 Institude of Lightwave Technologyddvwt??載流子漂移速度耗盡區(qū)寬度一般在耗盡區(qū)高電場的情況下，光生載流子可以達到散射的極限速度。 在理想情況下 ?r = ?f，但是由于非全耗盡性中載流子擴散速度遠小于漂移速度，使得 ?r≠?f，造成脈沖不對稱。 M H zCRBTT232 1 ?? ? Institude of Lightwave Technology APD的電流增益 ， 即平均倍增因子 M可表示為： 式中： Ip為 APD倍增后的光生電流； Ip0是未倍增時的原始光生電流 。 4. APD的倍增因子 Institude of Lightwave Technology5. 光電檢測器的噪聲 輸出端光信噪比： S/N = 光電流信號 /(光檢測器噪聲功率 +放大器噪聲功率 ) 為了得到較高的信噪比： 1. 光檢測器具有較高的量子效率，以產(chǎn)生較大的信號功率 2. 使光檢測器和放大器噪聲盡可能的低 h v( 雪 崩 ) 光 電 二 極 管光 電效 應(yīng)雪 崩倍 增放 大電 路量子噪聲暗電流噪聲過剩噪聲熱噪聲 Institude of Lightwave Technology光功率的檢測 光纖損耗的檢測 光譜的檢測 光相位的檢測 Institude of Lightwave Technology光纖結(jié)構(gòu) ? 10–4 m 8 ? 10–6 m core 纖芯 – a hairthin glass fibre cladding 包 層 – smaller refractive index than the glass at inner core protective coating 涂覆層 Institude of Lightwave Technology按制造光纖的材料分： (1). 高純度熔石英光纖 傳輸損耗低 (2). 多組分玻璃纖維 纖芯－包層折射率可 在較大范圍內(nèi)變化， 易于制造大數(shù)值孔徑 的光纖。 (4). 紅外光纖 (5). 液芯光纖 纖芯為液體 (6). 晶體光纖 纖芯為單晶，可用于制作 有源和無源光纖器件。他 們預(yù) 言 纖維 中的光損 失可以從每公里 1000分 貝 急 劇 降到不到20分 貝 ！ Institude of Lightwave Technologyn 要將雜質(zhì)降低到什么程度？ – 1ppm OH ,將導(dǎo)致 40dB/km 損耗 – 600ppb Cu 或 1ppm Fe，導(dǎo)致 120dB/km損耗 n 關(guān)鍵問題 : 如何在制造工藝上降低光纖中的雜質(zhì)含量？ ppm:百萬分之一 ppb:十億分之一 ppt:萬億分之一 Institude of Lightwave Technology光纖的透明度 ??? 光 纖 的最低 損 耗已低于 相當于 傳 送 15公里 以后，光的 強 度 還 有原來的一半 比喻：假如海水的透明度與光纖相同，那么如果有一根針沉入 10公里深的海底，人在海面上可以把針看得非常清楚 Institude of Lightwave Technology衰減系數(shù)測量 measurement of attenuation coefficient n 衰減產(chǎn)生的原因 n 光纖衰減定義 n 光纖衰減的測量方法 （單模） Institude of Lightwave Technology衰減產(chǎn)生的原因 分子振動態(tài)的改變對光子 的吸收 (紅外吸收 ) 電子躍遷對光子 的吸收 (紫外吸收 ) 雜質(zhì)離子吸收 過渡金屬離子 OH（ , ） 散射損耗 Rayleigh散射（ ??4，由不可避免的 隨機密度波動引起 ） 芯 /包界面不規(guī)則 材料對光的本征吸收 彎曲損耗（宏觀、微觀） 非線性散射損耗（ SBS， SRS） 極限損耗 ? (dB/km) λ (μm) OH 吸收 紅外吸收 紫外吸收 Rayleigh散射 總損耗 Institude of Lightwave Technology光纖衰減 是對光信號在光纖中傳輸時能量損失的一種度量 ， 單位為 dB， 在工作波長為 λ時的衰減 A定義為： （ 1） 式中： 分別為光纖注入端和輸出端的光功率 。 測量過程 2 p 1 p Institude of Lightwave Technology是 ITU 建議規(guī)定的光纖衰減的一種替代測試法 。 測量過程 1 p 2 p ( ) ( ) A P P C a ? ? 10 1 2 log (dB) ? ? Institude of Lightwave Technology 光纖的連接常采用兩種辦法 一種是要求兩根光纖（纜）的連接固定、