当前位置：文档之家 › 光接收灵敏度

光接收灵敏度

  • 格式：pdf
  • 大小：222.65 KB
  • 文档页数：8

下载文档原格式

  / 8

合集下载

光接收机的主要指标

光接收机的主要指标

光接收机的主要指标
光接收机的主要指标包括以下几项：
1. 接收灵敏度(Sensitivity)：指光接收机在特定条件下能够正确接收和解读光信号的最小输入功率。

一般以dBm为单位表示，数值越小表示灵敏度越高。

2. 动态范围(Dynamic Range)：指光接收机可接受的最大和最
小输入功率之间的差距。

该指标直接影响光接收机对于不同输入功率的信号的处理能力。

3. 带宽(Bandwidth)：指光接收机能够正确接收和处理的频率
范围。

一般以Hz为单位表示，该指标决定了光接收机可以处
理的信号带宽。

4. 抗多径衰落性能(Multipath Fading Performance)：指光接收机在多径传播环境中对于信号衰落和失真的抵抗能力。

5. 误码率(Bit Error Rate, BER)：指光接收机在特定条件下接收
到的比特信号中错误的比特数量与总接收比特数量之比，常用于评估光接收机的性能。

6. 电流噪声(Noise Current)：指光接收机中电流噪声对于恢复
信号的影响。

光接收机的电流噪声越小，其信号恢复性能越好。

7. 电平线性度(Level Linearity)：指光接收机在不同输入光功率
下的输出信号电平是否保持线性。

良好的电平线性度有助于光
接收机准确地还原原始信号。

8. 脉宽失真(Pulse Distortion)：指光接收机对于短脉冲信号在传输过程中所引起的失真和延迟。

以上指标对于评估和比较不同光接收机的性能具有重要意义，不同应用场景下的光接收机可能会侧重不同的指标。

2012041B0137 曹静2

2012041B0137 曹静2

7、何谓动态范围？何谓接收机灵敏度？灵敏度如何表示？在保证误码率为10-9的条件下，测得接收机所需输入光功率的范围为：Pmax=0.2uW, Pmin=13.6nW,求该接收机的动态范围值和灵敏度值。

解：动态范围是光接收机适应输入信号变化的能力，即光接收机接收信号灵敏度和过载频率之间的差值。

光接收机灵敏度是表征光接收机调整到最佳状态时，接收微弱光信号的能力。

灵敏度用三种形式表示，即在保证达到所要求的误码率（或信噪比）条件下，光接收机所需的：
1）输入的最小平均光功率P R。

2）每个光脉冲的最低平均光子数n0。

3）每个光脉冲的最低平均能量E d。

由题意可得
P r=10[lg（P min）-lg(1mw)]=10[lg（13.6×10-6）-lg1]=-48.7dBm
G=P max-P min=-37dBM-(-48.7dBM)=11.7dBm。

光接收参数

光接收参数


Rn 接收光波长范围：
— 最大接收波长 — 最小接收波长
nm
> 1565
nm
< 1310
光信噪比 OSNR
dB
>22（20）**
反射系数
dB
-27
注 1*： 待研究
注 2*： 8×22 dB 的光信噪比：22 dB；5×30 dB 与 3×33 dB 的光信噪比：
20 dB。
表 3.5.7 列出了以 10Gb/s 为基群、复用通道为 32 的 WDM 系统中 Sn 与 Rn 接
学表达式来表述，但知道了接收端的光信噪比 OSNR，通过一系列的繁琐计算就可以求 出 WDM 系统每个光通道的平均误码率 BER（详见本书附录 3）。
因此 OSNR 是 WDM 系统的一个非常重要技术指标。 对 OSNR 的具体要求与 WDM 系统的具体配置有关，如每个复用通道的基群速 率、收发之间的光再生段数目等。一般来讲，对于以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统，每 个复用通道接收端 Rn 点的光信噪比 OSNR 应该优于 20（或 22） dB。对于以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统，每个复用通道接收端 Rn 点的光信噪比 OSNR 应该优于 26（或 25） dB。具体可见表 3.5.6 与表 3.5.7。 此外，理论计算与实验表明，对于以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统， [url=/]魔兽 sf[/url]只要光接收机的接收端 Rn 点的光信噪比达 到 OSNR > 15dB；对于以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统，只要光信噪比达到 OSNR > 20dB，就能保证系统的误码率 BER 优于 1×10-15。之所以对以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统提出 OSNR > 20（22）dB，对以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统提出 OSNR > 25（26） dB 的指标，是考虑了 5 ~7 dB 的富余度。 表 3.5.6 列出了以 2.5Gb/s 为基群、复用通道为 32 的 WDM 系统中 Sn 与 Rn 接口参数规范以供参考，除光信噪比 OSNR 为初始值之外，其他皆为寿命终了值。
光接收灵敏度的测试方法

光接收灵敏度的测试方法

光接收灵敏度的测试方法
1. 直接测量法，就好像给光接收灵敏度来个“面对面”的检测！比如，把光信号直接输入到接收设备中，然后看看它能接收得多灵敏呀！
2. 比较测量法，这就像比赛一样！找个已知灵敏度的参考设备，和要测试的一起比一比，不就知道谁更厉害啦！比如说，让它们同时接收相同的光信号，谁的表现更好，一目了然呀！
3. 替代测量法，哎呦，就好比找个替身来感受一下！用一个已知特性的替代物去模拟光信号，看接收设备怎么反应，是不是很有趣呢？
4. 积分测量法，这不就是把所有的光信号都“攒”起来嘛！通过长时间积分光信号来确定灵敏度，就好像一点点积累能量一样呢。

比如在一个时间段里持续测量，最终得出结果哦！
5. 动态测量法，哇塞，就像追逐光的脚步一样动态变化！实时观察光接收灵敏度在不同条件下的变化，这多刺激呀！就像看一场精彩的演出一样。

6. 光谱测量法，嘿，这可是对光的“全身检查”呀！分析不同波长的光下的接收灵敏度，就像是对光进行细致的“解剖”呢。

例如研究在各种颜色的光照射下，接收设备会有什么样不同的表现呀！
我觉得呀，这些测试方法都各有各的奇妙之处，利用它们可以很好地了解光接收灵敏度呢！。

光纤通信原理第三章3 光接收机灵敏度

光纤通信原理第三章3 光接收机灵敏度


v0 :"0" 码时输出电压的均值; v1 :"1" 码时输出电压的均值; D : 判决电平; f 0 ( x) :"0" 码时输出电压的概率密度 f1 ( x) :"1" 码时输出电压的概率密度
“0”码误判为“1”码的概率：
E01 =
“1”码误判为“0”码的概率：
E10 =
总误码率 BER
BER = P(0)E01 + P(1)E10
BER = P(0)E01 + P(1)E10
一般线路编码：P(0)=P(1) 则：
1 BER = ( E01 + E10 )
2
3.判决电平与灵敏度的计算
为使误码率最小
E01 = E10
D - V0 = V1 - D = Q
0
1
BER =
误码率和Q的对应关系
灵敏度的计算：
1. 从要求达到的误码率→Q值；
2. 计算出 0 和 1 → V0和V1;
3. 由光电检测器的响应度和放大器的传递 函数求出输入端“1”和“0”码时接收光功 率；
4. 求出平均光功率。
P(0)和P(1)分别表示码流中“０”码和“１”码出现的概
放大器的噪声是高斯分布的白噪声； 光电变换是泊松分布的随机过程； 雪崩倍增过程则是一个非常复杂的 随机过程。
1.高斯近似假设
放大器的噪声是概率密度函数为高斯函 数的白噪声
f ( x) =
v : 均值;
2: 放大器输出端的总噪声功率
2 =
2
Vna
简化计算： PIN 和APD近似为高斯分布
的随机过程
放大器噪声与检测器噪声之和的概率 密度函数仍为高斯函数
设备接收灵敏度和过载

设备接收灵敏度和过载


如果整个链路的光预算只有29db，选用1×64的splitter后，留给线路的光功率只有29-20=9db了。考虑其他损耗2dB，功率预算就剩7Db了。
1310nm的每公里损耗<0.35dB/Km(G.652光纤里传输)，而1490nm大概是<0.25 dB/Km(G.652光纤里传输)；这样，剩下的7dB最多能传输：7/0.35=2、物理因素：比如系统光功率预算，系统色散容限等；2、MPMC层的时序要求，包括RTT、OBA等。 一般而言，距离延长或提高分支比数，主要从系统光功率预算提高入手来实现。
PON系统是有光功率预算的。
根据802.3ah规定，OLT的输出光功率在>2dBm,接收灵敏度<-27dBm；ONU的输出光功率大于-1dBm，接收灵敏度<-24dBm（实际现在一般-27dBm的灵敏度）。这样，可知整个链路的光预算（包括传输损耗、分光器插损、熔接损耗、系统冗余（预留几个db）等），下行1490nm的光功率预算为：2-(-27)=29dB，上行1310光功率预算：-1-(-27)>=26dB
这样一计算和分析，就可知当最大分光比越高，损耗越大，占用的光功率预算就越多；在PON系统的光功率预算固定情况下，考虑光缆富裕度，OLT到ONU的光缆覆盖距离会越短。
[ 本帖最后由 senxine 于 2011-6-20 03:30 编辑 ]
回复 支持 反对
举报
8楼
senxine 发表于 2011-6-20 11:16:03 | 只看该作者
分光器的插损计算公式简单：-10log(1/最大分光数）。比如：1×32均分的PLC分光器插损是：-10log(1/32)=15dB，考虑分光器的附加损耗，大概<17dB. 又如1×64，插损-10Log(1/64)=18,损耗在<20db.
光接收机灵敏度问题的研究和提高方案

光接收机灵敏度问题的研究和提高方案


• 灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。 灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。 灵敏度Pr的定义是 在保证通信质量(限定 的定义是， 灵敏度 的定义是， 在保证通信质量 限定 误码率或信噪比)的条件下 的条件下， 误码率或信噪比 的条件下， 光接收机所需 的最小平均接收光功率〈 〉 的最小平均接收光功率〈P〉min，并以 ， dBm为单位。 为单位。 为单位 • 灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时， 灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时， 能够接收微弱光信号的能力。 能够接收微弱光信号的能力。提高灵敏度 意味着能够接收更微弱的光信号。 意味着能够接收更微弱的光信号。
光检测器件的量子效率η 光检测器件的量子效率 对灵敏度的影响
• 光接收机灵敏度和光检测器的量子效率几 成正比关系，即几值越大越好。 成正比关系，即几值越大越好。量子效率 几值增加一倍， 几值增加一倍，灵敏度可提高 3dB ，可见 选择优质的光检测器对提高灵敏度起着极 其重要的作用
输入光脉冲形状 hp ( t )对灵敏度的 对灵敏度的 影响
• 灵敏度反映了接收机接收微弱信号的能力，是衡量 接收机性能的重要综合指标之一。灵敏度一般表示 在接收机调整到最佳状态时所能接收到的最小信号 幅度。对于光接收机来说，灵敏度通常用Pr表示， 单位为dBm。它表示在保征通信质量(限定误码率或 是信噪比)的条件下，光接收机所需要的最小平均接 收光功率<P>mim，用数学表达式可表示为 （4-10） • 由于灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时能够 接收微弱光信号的能力，因此提高灵敏度意味着能 够接收更微弱的光信号。测试时应注意以下几点。
（二）理想光接收机灵敏度和实际 理想光接收机灵敏度和实际 中的一些特征区别
• 1. 理想光接收机的灵敏度 理想光接收机的灵敏度 • 假设光检测器的暗电流为零，放大器完全 没有噪声，系统可以检测出单个光子形成 的电子 - 空穴对所产生的光电流， 这种接 收机称为理想光接收机。
光接收机灵敏度公式推导

光接收机灵敏度公式推导

光接收机灵敏度公式推导光接收机灵敏度是指在给定的误码率（BER）条件下，接收机可以有效接收到的最弱光信号功率。

光接收机灵敏度的公式推导主要涉及到光电探测器的工作原理、光电探测器的无噪声等效输入光功率以及光信号与噪声的信噪比关系等方面。

首先，我们需要了解光电探测器的工作原理。

光电探测器通常使用光敏材料来吸收光，并将光转化成电信号。

典型的光电探测器包括光电二极管（Photodiode）、APD（Avalanche Photodiode）和PIN光电探测器（Positive-Intrinsic-Negative Photodiode）等。

在光电探测器中，最常用的是光电二极管。

光电二极管的输出电流与输入光功率之间存在着线性关系，可以用以下公式表示：I=RP其中，I是光电二极管的输出电流，R是光电二极管的响应度（Responsivity），P是输入光功率。

接下来，我们需要了解光电探测器的无噪声等效输入光功率。

光电探测器的无噪声等效输入光功率是指在没有任何噪声影响的情况下，接收器需要的最低光功率。

可以用以下公式表示：P_min = 2^(ENOB) * (SNR)^2 * sigma^2其中，P_min是光电探测器的无噪声等效输入光功率，ENOB是ADC （模拟-数字转换器）的等效比特数，SNR是信噪比，sigma^2是ADC的输入功率噪声。

最后，我们需要推导光信号与噪声的信噪比关系。

光信号与噪声的信噪比可以用以下公式表示：SNR_s=(R*P_s)^2/(R*P_n)^2其中，SNR_s是光信号的信噪比，R是光电二极管的响应度，P_s是光信号功率，P_n是噪声功率。

综上所述，我们可以将光接收机灵敏度的公式推导为：P_min = 2^(ENOB) * ((R * P_s)^2 / (R * P_n)^2) * sigma^2为了简化计算，通常将公式中的一些参数进行归一化处理。

比如，将输入信号功率和噪声功率都除以光电二极管的响应度，将光电二极管的响应度归一化为1、这样，我们可以得到一个较简化的公式：P_min = 2^(ENOB) * (P_s / P_n)^2 * sigma^2其中，P_min是归一化后的光接收机灵敏度，ENOB是ADC的等效比特数，sigma^2是ADC输入功率噪声。

光模块测试主要参数

光模块测试主要参数

光模块测试主要参数光模块是一种集成化模块，拥有较高的可靠性和稳定性，因此在光通信中得到了广泛应用。

在光模块的设计和使用过程中，需要对其进行各项测试以确保其性能达到预期，下面将对光模块测试的主要参数进行介绍。

第一参数是光发射功率。

光发射功率是衡量光模块输出光功率的一个重要指标，它通常通过连接光功率计测量得出。

在进行光模块测试时，需要对其光发射功率进行测试以确定其输出是否达到预期，同时也需要检测其稳定性和变化范围是否在规定范围内。

第二参数是光灵敏度。

光灵敏度是指光模块的接收机灵敏度，它表示了光模块能够接收到的最小光信号功率，通常也是通过连接光功率计进行测量得出。

在光通信中，光灵敏度是一个非常重要的参数，因为它决定了光通信的可靠性和通信距离，光灵敏度越高，光通信距离就越远，通信质量也会更好。

第三参数是串扰。

串扰是指光通信中不同波长之间的干扰，通常也被称为波长间串扰或频域串扰。

在光模块测试过程中，需要对其串扰进行测试以确定它是否在规定范围内。

特别是在密集波分复用系统中，需要对光模块的串扰进行较为精确的测量，以确保系统的性能和稳定性得到充分保障。

第四参数是失配损耗。

失配损耗通常是指光模块输出光纤和接收光纤之间的信号损耗，它可以影响光通信系统的性能和可靠性。

在光模块测试过程中，需要对其失配损耗进行测试以确定其是否在规定范围内。

特别是在高速光通信中，失配损耗大会导致光信号衰减严重，从而影响光通信的可靠性和距离。

第五参数是热稳定性。

热稳定性是指光模块在不同温度条件下的性能稳定性，通常也被称为温度稳定性。

在光模块测试过程中，需要对其热稳定性进行测试以确定其是否在规定范围内。

特别是在光通信系统中，温度变化会导致光模块性能的不稳定性和光信号的失真，从而影响光通信的可靠性。

第六参数是工作范围。

工作范围是指光模块可用的最大工作距离或传输速率，通常也被称为距离或速率范围。

在光模块测试过程中，需要对其工作范围进行测试以确定其可用范围是否满足实际需求。

光纤通信第三章3-接收机灵敏度

光纤通信第三章3-接收机灵敏度

境因素，并采取适当的措施来确保系统的可靠性和稳定性。
系统升级与维护
兼容性
当考虑升级光纤通信系统时，必须确保新接 收机与现有系统的其他部分兼容。这包括与 发送器、中继器和网络的兼容性。不兼容的 设备可能导致信号质量下降、通信中断或其 他不可预测的行为。
维护和修理
在光纤通信系统的运营期间，接收机可能需 要定期维护和修理。这可能涉及清洁光学元 件、检查连接器和电缆、以及更换损坏的组 件等任务。为了确保系统的可靠性和稳定性 ，必须采取适当的维护措施并快速修理任何
光纤通信第三章接收机灵敏度
目
CONTENCT
录
• 接收机灵敏度的定义 • 接收机灵敏度与系统性能的关系 • 提高接收机灵敏度的方法 • 接收机灵敏度与其他参数的关系 • 实际应用中的考虑因素
01
接收机灵敏度的定义
定义
接收机灵敏度是指接收机在特定噪声背景下，能够检测到的最小 信号功率。它反映了接收机对微弱信号的检测能力。
影响因素
01
02
03
04
噪声水平
接收机的内部噪声和外部噪声 都会影响其灵敏度。内部噪声 主要由电子器件的热噪声和散 粒噪声引起，外部噪声则包括 环境噪声和邻近信道的干扰噪 声。
动态范围
动态范围是指接收机在保证一 定性能指标下，能够接收的最 大信号功率与最小信号功率之 比。动态范围越大，表示接收 机能够在较大的信号变化范围 内保持稳定的性能。
100%
噪声来源
主要包括散弹噪声、热噪声和激 光器自发辐射噪声等。
80%
信噪比改善
通过降低噪声、提高信号功率或 降低系统带宽等方法可以提高信 噪比，从而提高接收机灵敏度。
动态范围
动态范围
系统正常工作所需的输入信号功率范围，即最大可承受的信号功率与 阈值信号之间的差值。
光接收端灵敏度及饱和测试

光接收端灵敏度及饱和测试


-39.2734403 -39.7988864 0.525446134
-39.1952904 -39.8189597 0.623669308
应用线形方程推导误码率概念问题点
1.1000颗材料够不够论证经验值 2.加严后经验值怎么去算 3.取三点区间范围。
目前百兆、千兆三点误码范围分别如下：
百兆 第一点 第二点 第三点 0.7e-5~0.7e-6 0.5e-6~0.8e-7 10^-8（推算后直接读误码） 千兆 0.5e-4~0.1e-5 0.8e-6~0.5e-7 10^-9（推算后直接读误码）
三点可以重新定义，第三点也可以改为向前两点一样判断一个区间。
应用线形方程推导误码率概念问题点
1.1000颗材料够不够论证经验值 2.加严后经验值怎么去算 3.取三点区间范围。 建议： 1.论证材料按照1000颗去做（1000个良品） 2.加严经验值取推导灵敏度值-第三点灵敏度值的最大值 3.建议百兆、千兆三点误码范围分别如下： 百兆 第一点 第二点 0.5e-5~0.5e-6 0.5e-6~0.5e-7 千兆 0.5e-4~0.5e-5 0.5e-6~0.5e-7
公司目前测试方法
1.跑秒测试
调节接收端光功率，在出现误码后增大光功率直到没有误码的某 一点连续等待一定时间无误码及为测试灵敏度值。
2.步进方法测试
连续按照等待1秒无误码调节接收端光功率直到接收端出现误码， 减去相隔数量级经验值及为测试灵敏度值
3.应用线形方程测试
取固定三点的误码率(BER),利用log(-log(BER))与对应光功率成线 形关系原理,按照第一点和第二点,第一点与第三点做两条直线,推算 相对应误码率点对应的光功率.
接收机过载测试
YD/T 1111.1-2001 缓慢增加光可变衰减器的衰减量，减少被测模块的输入光功率，并使误 码率优于1 × 10−10稳定4分钟 生产测试： 被测模块接收端输入饱和规格光功率，等待5秒没有出现误码判断为饱 和合格。

光接收灵敏度

如果把雪崩噪声的概率分布也用高斯分布来近似描述，可使理论分析大大简化，它 由玻尔松尼克（S.D.Personick）在 1973 年提出，实践证明，这种近似是比较合理的。
1980 年，CCITT 对该方法略加修正，推荐给大家使用。 CCITT 对该方法的修正，就是在计算光接收机的雪崩噪声时，原方法计算的是全“1” 码流情况下的雪崩噪声（最坏情况噪声）；修正后计算的雪崩噪声则是“1”码与“ 0” 码等概率出现情况下的雪崩噪声，见（1.5.13）与（1.5.14）式。 实际上修正前后的灵敏度计算结果差别并不大，但修正后的理论处理更合理。
由(1.5.10）、(1.5.12）、(1.5.20）式知，各噪声参量 Σ1、I1、I2、I3 与光接收机 的输入波形 hP(t)及输出波形 ho(t)密切相关，所以要想做出 Σ1、I1、I2、I3 的通用数 据表格，还应该知道 hP(t)与 ho(t)。
对于光接收机的输入波形 hP(t)，我们可以假定它为高斯波形。但虽然都为高斯波， 但其具体形状却有区别，它主要由其根均方宽度 σ 描述。同样是为了做出通用表格，我 们用相对脉宽 α=σ / T 来描述光接收机输入端的高斯波特性，即高斯波形的根均方宽度 σ 相对于传输速率的码元宽度 T 的相对量。
1.APD 光接收机
(1). APD 光接收机灵敏度的一般表达式 由（1.5.13）与（1.5.19）式知，当判决点为“0”码时，判决点总的噪声功率（包 括雪崩噪声与热噪声）为：
(1.5.23）
N0=
hυ G x Em
η
Σ1
− 2
I1
+
⎜⎜⎝⎛
hυ η
⎟⎟⎠⎞ 2
Z G2
上式中的第二项即热噪声的表达式，已经折算到光接收机的输入端。

光接收实验报告

一、实验目的1. 熟悉光接收系统的基本原理和组成。

2. 学习光接收电路的设计和调试方法。

3. 掌握光接收器的主要性能指标及其测量方法。

4. 培养实验操作能力和分析问题的能力。

二、实验原理光接收系统是将光信号转换为电信号的装置，主要包括光接收器、放大电路、滤波电路和输出电路等。

本实验采用光电二极管作为光接收器，通过光电效应将光信号转换为电信号，然后通过放大电路进行放大，滤波电路进行滤波，最后输出稳定的电信号。

三、实验仪器与设备1. 光接收模块：包括光电二极管、放大电路、滤波电路等。

2. 光源：激光器或LED光源。

3. 信号发生器：产生标准信号。

4. 示波器：观察和分析电信号。

5. 测量仪表：万用表、功率计等。

6. 连接线、夹具等。

四、实验内容1. 光接收模块的测试（1）测试光接收模块的光电响应特性将光接收模块连接到示波器，调整光源的功率，观察光电二极管输出电压的变化，记录不同功率下的输出电压，分析光电响应特性。

（2）测试光接收模块的频率响应特性调整信号发生器的频率，观察光电二极管输出电压的变化，记录不同频率下的输出电压，分析频率响应特性。

2. 光接收电路的调试（1）搭建光接收电路根据实验要求，搭建光接收电路，包括光电二极管、放大电路、滤波电路等。

（2）调试光接收电路调整放大电路的增益，使输出电压达到最佳状态；调整滤波电路的截止频率，使输出信号平滑。

3. 光接收器性能指标的测量（1）测量光接收器的灵敏度调整光源的功率，使输出电压达到一定值，记录此时光源的功率，计算光接收器的灵敏度。

（2）测量光接收器的动态范围调整光源的功率，观察输出电压的变化，记录最大输出电压和最小输出电压，计算光接收器的动态范围。

（3）测量光接收器的带宽调整信号发生器的频率，观察输出电压的变化，记录最大输出电压对应的频率，计算光接收器的带宽。

五、实验结果与分析1. 光接收模块的测试结果（1）光电响应特性：在光源功率为1mW时，光电二极管输出电压为0.5V；在光源功率为10mW时，输出电压为5V。

饱和光功率和接收灵敏度的关系

饱和光功率和接收灵敏度的关系一、概述饱和光功率和接收灵敏度是光通信系统中两个重要的性能指标，它们分别代表了光接收器的最大输入光功率和最小可接收的光功率。

了解饱和光功率和接收灵敏度之间的关系对于光通信系统的设计和优化具有重要意义。

本文将就这一主题展开探讨。

二、饱和光功率的概念1. 饱和光功率指的是当光接收器的输出功率达到最大值且不再随着输入光功率增加而增加时的输入光功率。

2. 光接收器的饱和光功率通常由器件制造商提供，一般以dBm为单位。

三、接收灵敏度的概念1. 接收灵敏度是指在特定误码率条件下光接收器能够接收的最小光功率。

2. 接收灵敏度常用dBm或μW表示。

四、饱和光功率和接收灵敏度的关系1. 饱和光功率和接收灵敏度是相互影响的，它们之间的关系可以用以下公式表示：接收灵敏度 = 饱和光功率 - 系统损耗其中，系统损耗包括光纤损耗、连接器损耗等。

五、影响饱和光功率和接收灵敏度的因素1. 光接收器的极限光接收器的极限包括光电探测器的响应时间、放大器的饱和功率等。

2. 光纤传输损耗光纤传输损耗是光信号传输过程中不可避免的损耗，会降低接收端的光功率。

3. 连接器损耗连接器的质量和损耗会直接影响系统的总损耗，进而影响接收灵敏度。

六、如何优化饱和光功率和接收灵敏度1. 选择高性能的光接收器和光电探测器，提高系统的饱和光功率；2. 减小光纤传输损耗，选择优质的光纤和合理的布线方案；3. 使用低损耗的连接器，减小连接器损耗。

七、结论饱和光功率和接收灵敏度是光通信系统中关键的性能指标，它们之间存在着密切的关系。

了解和优化饱和光功率和接收灵敏度对于光通信系统的性能提升具有重要的意义。

在实际应用中，需要根据具体情况综合考虑各种因素，以达到最佳的系统性能。

饱和光功率和接收灵敏度的关系对于光通信系统的设计和优化至关重要，希望本文能够对读者有所帮助。

八、实际应用中的挑战在实际光通信系统中，优化饱和光功率和接收灵敏度面临着许多挑战。

光纤收发器测试检测项目

光纤收发器测试检测项目
光纤收发器是光通信领域中的重要组件，其性能测试和检测项
目至关重要。

光纤收发器的测试检测项目包括但不限于以下几个方面：
1. 光电参数测试，包括光发射功率、光接收灵敏度、波长范围、光谱宽度等参数的测试。

光发射功率是指光纤收发器发送光信号的
强度，光接收灵敏度是指光纤收发器接收光信号的灵敏程度，波长
范围和光谱宽度则是指光纤收发器工作的光波长范围和光谱特性。

2. 环境适应性测试，包括温度适应性测试、湿度适应性测试、
抗振动、抗冲击等环境适应性测试。

光纤收发器在不同的环境条件
下的稳定性和可靠性是其性能的重要指标，因此需要进行各种环境
适应性测试。

3. 传输性能测试，包括传输距离测试、传输速率测试、误码率
测试等。

传输性能是衡量光纤收发器性能优劣的重要指标，传输距
离测试是指在不同距离下光信号的传输性能，传输速率测试是指光
纤收发器支持的最大传输速率，误码率测试则是指在传输过程中出
现的误码率情况。

4. 兼容性测试，包括光纤收发器与其他设备的兼容性测试，如光纤跳线、光纤交换机等设备的兼容性测试。

光纤收发器作为光通信系统中的重要组件，其与其他设备的兼容性对整个系统的稳定性和可靠性至关重要。

综上所述，光纤收发器的测试检测项目涵盖了光电参数、环境适应性、传输性能和兼容性等多个方面，通过全面的测试检测可以确保光纤收发器的稳定性、可靠性和性能优越性。

光接收机灵敏度公式推导

通工1413班
杨帆 陈鹏
数字光接收机的光灵敏度公式 Sr=10log Pr/10-3 (dBm)
等概率误码率计算表达式 π e-x2/2dx Pe=1/ 2 Q 式中 Q=bmax-bmin/ N1 + N 0 bmax=Q( N1+ N 0 ) 其中
1.1
由于以上两式未考虑暗电流的影响，将以上两式右边除以[η e/hv<g>]2,并利用 <g2>=<g>2+x得：
2 jkwot ' H P ( Kw 0 ) h ( t ' ) e dt' I


2 e 2 g 2 bK e2 g 2 0 HP( Kw0)[ N 2( Kw0) NI ( Kw0)] NI ( w) dw 2hvT 2
上式中应用了频率卷积定理
利用上式可得在全“1”码流中，t=0时传号“1”的输出噪声电压均方值为：
e g bmax N S1 HP ( Kw0)[ HI ( Kw0) HI ( Kw0)] 2Thv
2 2 2 e g 0 HI ( w) dw 2 2 2
(t ) bkhp(t KT ) 0 hv


上式表示由光检测器产生的每秒平均电子数。这些电子数将在数字光接收机的输 出端产生一种脉冲信号平均输出电压
Vout (t ) egkhI (t tk )
K 1
式中，tk是第K个电子发生的时刻，gk是第K个一次电子的倍增数，hI（t）是数字 光接收机网络的总响应函数，N是一次电子数
L
e g h (t t ' ){[ bkhp (t ' KT )] 0}dt' hv

光纤收发器技术指标

光纤收发器技术指标-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII一．百兆单纤光收发器技术规格：1、接口配置：1个 RJ45 电口和 1 个单光纤SC（光口速率：100Mbps）；实现双绞线和光纤之间的光电信号转换；2、波长：发送端1550nm，接收端1310nm（1310光转：发送端1310nm，接收端1550nm）；3、传输距离：20KM；4、输出光功率：（(-15～-8)dBm）；5、接收灵敏度：≤-30dBm;6、光饱和度：≤-3dBm;7、以太网接口标准以太网接口：双绞线RJ45以太网标准：符合 IEEE802.3 10Base-T 和 IEEE802.3u 100Base-TX ，100Base-FX 标准 ;产品兼容协议：IEEE802.3 以太网(10Mbps) IEEE802.3u 快速以太网(100Mbps) IEEE802.3x 全双工流量控制 IEEE802.1d生成树协议 IEEE802.1Q VLAN标记IEEE802.1p QOS优先级电口传输速率：双绞线100Mbps （支持10/100Mbps自适应）；端口适应：电口能直通线 / 交叉线连接方式 ;网线：双绞线5类，不小于100米双工方式：具有全双工 / 半双工工作模式流量控制：支持 IEEE802.3X 全双工流量控制和半双工背压流量控制 ;光纤断线侦测：支持 Link Fail Pass 光纤断线侦测功能（可选项）风暴功能：支持防止广播风暴功能 ;支持包长：支持最大 1916 Bytes 数据幀（可选项）；防雷保护：防护电压：2.8～4V(达到4V全保)，防护电流：50A；8、工作环境工作环境温度： 0 ～ 50 ℃；储存环境温度：-40～80℃；环境湿度： 5%－90%电磁干扰标准： FCC Part15Class A，CE9、供电条件电源：内置电源： AC220V ; 开关电源；说明：1、投标人须报设备单价（1310nm;1550nm）及售后承诺2。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

−
1
2N
e
1 dv
（1.5.25）与（1.5.26）式中的 0.5，是认为对“1”码进行误判的误码率近似等于 对“0”码进行误判的误码率。
这二个错误判决之和就为系统的误码率总 Pe = Pe0 + Pe1。 把(1.5.25）与(1.5.26）代入，并进行变量变换处理并化简可得：
(1.5.27） 式中：
因为我们的最终目的是求光接收机的灵敏度，而灵敏度的定义是在规定误码率要求 的条件下，光接收机所需要的最小光功率；因此所以相关参量都应该以光接收机的输入 端为参考点来表示，即折算到光接收机的输入端。
假定无论是雪崩噪声还是热噪声，其概率密度分布皆服从高斯分布，则判决点 为“0”码时的总噪声概率密度为：
1.APD 光接收机
(1). APD 光接收机灵敏度的一般表达式 由（1.5.13）与（1.5.19）式知，当判决点为“0”码时，判决点总的噪声功率（包 括雪崩噪声与热噪声）为：
(1.5.23）
N0=
hυ G x Em
η
Σ1
− 2
I1
+
⎜⎜⎝⎛
hυ η
⎟⎟⎠⎞ 2
Z G2
上式中的第二项即热噪声的表达式，已经折算到光接收机的输入端。
由(1.5.10）、(1.5.12）、(1.5.20）式知，各噪声参量 Σ1、I1、I2、I3 与光接收机 的输入波形 hP(t)及输出波形 ho(t)密切相关，所以要想做出 Σ1、I1、I2、I3 的通用数 据表格，还应该知道 hP(t)与 ho(t)。
对于光接收机的输入波形 hP(t)，我们可以假定它为高斯波形。但虽然都为高斯波， 但其具体形状却有区别，它主要由其根均方宽度 σ 描述。同样是为了做出通用表格，我 们用相对脉宽 α=σ / T 来描述光接收机输入端的高斯波特性，即高斯波形的根均方宽度 σ 相对于传输速率的码元宽度 T 的相对量。
知道了系统发送端的光脉冲波形 hS(t)与光纤的传输特性如冲击响应 hf(t)，再假定 发送端的光脉冲波形为矩形波，则由（1.4.6）式通过卷积计算就可以得到光接收机输入 端高斯波形 hP(t)的相对脉宽 α。只不过其计算相当繁琐。
玻尔松尼克（S.D.Personick）通过实验后提出了一个结论：要保证系统的可用性， 一般要求光接收机输入端高斯波的相对根均方宽度 σ < 0.30。
（1.5.34）
Pr = 10 ㏒（Pr’ /10-3）
(3). 影响 APD 光接收机灵敏度的因素
从(1.5.33)式可以看出，APD 光接收机的灵敏度与下列因素有关： ①.APD 光二极管的量子效率 η 量子效率 η 越高，接收机的灵敏度越高；两者成正比关系，即量子效率每提高 一倍，灵敏度改善 3dB。 ②.APD 的雪崩噪声指数因子 X 对灵敏度的影响比较复杂，难以用简单的代数 关系表示。但总的来讲 X 值越小越好，X 值降低 0.1，灵敏度提高约 1dB。 Si－APD 的 X 值最小，为 0.3~0.5；但由于材料性能所限，它只能用于短波长。Ge －APD 虽能用于长波长，但其 X＝1.0 为最大。只有 InGaAs－APD 既能用于长波长， 其 X 值也适中，X＝0.5~0.8。 ③.放大器热噪声因子 Z Z 值越小，灵敏度越高。Z 值每降低一个数量级，灵敏度会改善 1.5~2dB。因此仔 细设计放大器，努力降低其热噪声性能，仍然是提高 APD 光接收机的重要手段。 降低 Z 值的途径一是选择优质的器件，如选择高跨导的 FET 或高放大倍数的双极 性晶体管；二降低光接收机输入端总电容 CT。 由(1.5.19)式知，Z 值近似与 CT 的平方成正比，因此降低 CT，Z 值会大大减小， 自然会改善灵敏度。因为 CT 是光接收机输入端的总电容，即 APD 光二极管的结电容 Cd、放大器输入电容 Ci 和杂散电容 CS 的总和。因此为了降低 CT，最好采用集成工艺 把 APD 光二极管与前置放大级集成在一起。这样可以使 CT 从原来的 10PF 降低到 5PF 以 下，灵敏度会改善 1.5~3dB。
(1.5.25）
∫ 1 +∞
Pe0 = 2 d
1 2π σ
0
(v − v )2
−
0
2N
e
0 dv
式中的 d 为判决门限。 同理，对“1”码错误判决的概率是如图 1.5.3 中 Pe1 所代表的面积部分 ，即对 p1 的积分：
(1.5.26）
∫ 1 d
Pe1 = 2 −∞
1 2π σ
1
(v − v )2
⎟⎟⎠⎞1+
x
r1
=
∑12
2 −
I 12
⎜⎛ ⎜⎝
−
∑1
+
∑ 12
+
(∑
2
1
−
I12
)
4(1 + x2
x)
⎟⎞ ⎟⎠
r2 =
∑1 + 2
I1
+
1
r1
+
∑1 − 2
I1
+
1
r1
从（1.5.30）式可以看出，APD 最佳增益 GOPT 的大小取决于多种因素，如放 大器的热噪声因子 Z，误码率要求（即 Q 值），光接收机的雪崩噪声（即 r1、r2）等。
⎟⎟⎠⎞
2
Q
4G
2
x
I2
1
−
4⎜⎜⎝⎛
hυ η
⎟⎟⎠⎞
2
Q
2
Z G2
=0
解上述关于 Em 的一元二次方程，可得一个“1”码光脉冲具有的光能量：
E
m
=
hυ η
Q
2
G
x
⎜⎛ ⎜⎜⎝
∑
1
+
2
∑
2
1
−
I12
4
+
Z Q2G2 + 2x
⎟⎞ ⎟⎟⎠
于是在一般情况下，APD 光接收机灵敏度的通用表达式为：
Pr ’ =
对于光接收机的输出波形 ho(t)，我们希望经均衡器的均衡之后的输出波形为滚降 因子 β =10.5 或 β =1 的升余弦波。
于是根据(1.5.10）、(1.5.12）、(1.5.20）式，可以算出参量 Σ1、I1、I2、I3 的具 体数值，如表 1.5.1 所示。
至于光接收机输入高斯波形 hP(t)的相对脉宽 α，其数值大小与收发间的距离、光 纤的传输特性（如根均方带宽 σ f 、色散系数）等密切相关。收发间的距离越长、光纤 的根均方带宽 σ f 越大或色散系数越大，高斯波的相对脉宽 α 越大。
如果把雪崩噪声的概率分布也用高斯分布来近似描述，可使理论分析大大简化，它 由玻尔松尼克（S.D.Personick）在 1973 年提出，实践证明，这种近似是比较合理的。
1980 年，CCITT 对该方法略加修正，推荐给大家使用。 CCITT 对该方法的修正，就是在计算光接收机的雪崩噪声时，原方法计算的是全“1” 码流情况下的雪崩噪声（最坏情况噪声）；修正后计算的雪崩噪声则是“1”码与“ 0” 码等概率出现情况下的雪崩噪声，见（1.5.13）与（1.5.14）式。 实际上修正前后的灵敏度计算结果差别并不大，但修正后的理论处理更合理。
1 2
BEm
(w) (1.5.29)
=
1 2
hυ η
BQ 2G
x
⎜⎛ ⎜⎜⎝
∑1
+
2
∑
2
1
−
I
2
1
4
+
Z Q2G2 + 2x
⎟⎞ ⎟⎟⎠
(2). 最佳增益 APD 光接收机灵敏度
从(1.5.29)可以看出，APD 光二极管的增益 G 对光接收机灵敏度 Pr 的影响是矛盾 的，即并非 G 值越大越好。而且以前我们也曾经讨论过，G 值越大，APD 光二极管产 生的光电流虽然越大，但与此同时产生的雪崩噪声也越大。
实践与理论证明，APD 存在着一个最佳增益 GOPT，当 APD 光二极管处于最佳增 益状态时，它的光电流最大，而产生的雪崩噪声最小。
对(1.5.28）式关于 G 进行求导，并令：∂ Em / ∂ G = 0；并求解最后可得：
(1.5.30) 其中：
(1.5.31)
1
GOPT =
⎜⎜⎝⎛
Zr1 Qr 2
p= 0
1 2π σ
0Hale Waihona Puke (v−v )2−0
2σ 2
e
0
式中：
σ0 为“0”码时的均方噪声,即 N0 =σ02；
v0 为“0”码时的瞬时信号电压。 p0 的分布如图 1.5.3 所示。
p0
p1
Pe1 Pe0
t
∞
V0
d
V1
∞
图 1.5.3：判决点的噪声概率密度分布（高斯分布）
而由（1.5.14）与（1.5.19）式知，当判决点为“1”码时，判决点总的噪声功率（包 括雪崩噪声与热噪声）为：
0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
Σ1
1.0727 1.1330 1.2281 1.3761 1.6079 1.9803 2.6062 1.0412 1.0961 1.2030 1.4087 1.8228 2.7455 5.1563
(1.5.28）
Em =
Q N1 + N0
Q 为品质因数，即“1”码光脉冲的光能量 Em 与总均方根噪声功率之比。 把(1.5.28）式消除根号，并代入 N1 与 N0 的表达式即(1.5.23)与(1.5.24)式，并进 行整理、化简得：
E2
m
− 2 hυ Q2 ∑ G x E