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第四章 光检测器与光接收机1. 光接收机：分为模拟接收机和数字接收机。
1) 光检测器：把接收到的光信号转换成光电流。
2) 低噪声前置放大器：低噪声放大。
3) 主放大器：把前端输出的毫伏级信号放大到后面信号处理电路所需电平。
4) 均衡滤波器：消除放大器及其它部件引起的信号滤波失真，使噪声和码间干扰减小到最小。
其中，光检测器和低噪声前置放大器组成接收机的前端。
2. 性能指标1) 接收灵敏度：指达到指定误码率（信噪比）时的最小接收信号光功率。
mWmW P dBm P 1)(lg 10)(= 2) 动态范围：最大允许的接收光功率与最小可接收光功率之差。
3) 带宽：相邻两脉冲虽重叠但也仍能区分时的最高脉冲速率称为该光纤线路的最大可用带宽。
4) 响应时间：接收机开始具有稳定的工作状态的时间周期。
5) 误码率：接收机错误确定一个比特的概率（误码数与发送总码数比）。
6) 信噪比：噪声功率平均信号功率==22N S i i N S3. 光检测器1） PIN 二极管① 响应速度inP P I R =2） APD 二极管① 量子效率λη24.1R hf P e I in P == 或 24.1λη=R ② 0GR R =3） PIN 和APD 管的结构和工作原理→→≥产生电子－空穴对时当入射光子g E hf 在耗尽区电路作用下产生漂移运动，在外电路中产生光电流p I 。
电场在以上图中++n p ,表示高掺杂低阻区，电压降很小；π表示接近本征的低摻杂区um 100~30，大部分入射光子在此区吸收并建立初始电子－空穴对。
倍增的高电场区集中在+pn 结附近窄区域内。
当入射光子hf 在π区吸收后建立一次电子－空穴对，电子在电场作用下向+pn 结区漂移，并在+pn 区产生雪崩倍增，一次空穴则直接被+p 吸收。
4）响应时间：表征光检测器对光信号变化响应速度快慢，通常用光检测器受阶跃光脉冲照射时，输出脉冲前沿10％点到90％点间的时间间隔来衡量。
第4章光检测器和光接收机4.14.24.34.4第4章光检测器和光接收机本章重点●光电检测器工作特性●光接收机性能指标4.1.1 光检测原理◆光检测器▪完成光/电信号的转换◆基本要求▪灵敏度高▪响应速度快▪噪声小▪稳定可靠图4-1 光敏二极管中的PN 结图4-2 光生电流中的漂移和扩散扩散分量的存在导致光电二极管瞬态响应失真，限制光电转换速度， 解决方法：减小Ｐ，Ｎ区厚度，增加耗尽区的宽度，在PN结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体(称为I)，使大部分入射光功率在耗尽区吸收，减少Ｐ，Ｎ区吸收的光能－－ＰＩＮ 1. PIN 光敏二极管原理图4-3 PIN 光电二极管结构及各层电场分布4.1.2 PIN 光电二极管Ｉ区高阻抗，电压基本都落在Ｉ区 4.1.1 光检测原理图4-1 半导体材料的光电效应①PN结在入射光作用下，由于受激吸收产生大量电子-空穴对；②在内外电场作用下，电子向N区运动，空穴向P区运动，便在两端产生电动势（光电效应）；③当连接的电路闭合时，N区过剩的电子通过外部电路流向P区。
同样，P区的空穴流向N区，便形成了光生电流。
当入射光变化时，光生电流随之作线性变化，从而把光信号转换成电信号。
2 . PIN 光敏二极管特性参数 （1）截止波长和吸收系数◆ 截止波长◆ 产生光电效应必须满足的条件h f c =E g （4-1）f ≥ f c =即只有波长λ＜的入射光，才能使这种材料产生光生载流子；▪截至波长λc ：产生光电效应的入射光的最大波长（上限波长）▪截至频率f c ：下限频率（对应λc ）▪ Ge ： λc = 1.6 μm ； Si ： λc = 1.06 μmhg E g gc E E hc /24.1==λ◆吸收系数α◆光信号的衰减P(d)=P(0)exp（-αd） (4-3)令 d=1/ α则 P(d)=P(0)/e✓δ= 1/ α为光在半导体中的穿透深度（即入射光功率在半导体中衰减为表面处的1/e时的深度）✓吸收系数α随光波长减小而变大✓制作光电检测器时，一方面要考虑截止波长要大于入射光波长，同时吸收系数不能太大。
