光纤通信课件第三章2

L)]
eN N!
的概率
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Voutl (t)
e0 g {
N 0 L
N l 1
hT
(t
tl )
1
[
p(tl )
h
0 ]dtl }
e N N!
e0
g
N 0
e
N!
N
N
hT (t
L
tl
}[
p(tl
h
)
0 ]dtl
e N 1 e N 1 e e 1
灵敏度。
X X1 X2
2）高斯近似计算
fX (x) fX1 fX 2
假设雪崩倍增过程的概率密度函数为高斯函数
，从而使总噪声的计算变得简单。
计算精度可保持在1dB范围内，满足工程设计的
需要。
第四页，共50页。
二、光电检测随机过程的统计特性
1、光子计数过程
1）泊松分布
e m P[m, (t0 , t0 L)] m!
Vnd2(0)e0g2 {eh0
[ bmahxp(tl
k
kT)
bmahxp(tl)b0hp(tl)]Id}hT2(ttl)dlt
引入参量：
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1
h p ( tl kT ) hT 2 ( tl ) dt l
k
I 1 h p ( tl ) hT 2 ( tl )dt l
V ou (t)t iin (t) ZT(t)iin ()ZT(t)d
即在判决某码元时，光电探测器的散粒噪声包括所有邻 近码元的影响。
2）Personick的计算方法
由卷积的关系来确定输出电压，进而确定光电探测器的

X DX
3．平稳随机过程的功率谱密度
设有时间函数x (t)，，假设x (t)满足荻氏条
件，且绝对可积，那么x (t)的傅里叶变换
为
Fx w
x t e jwtdt
xt和Fx w 之间有以下的巴塞伐（parseval）
等式成立
x2 t dt 1
2
Fx
w
2
dw
把函数x (t)限制在的T, T 时间间隔里，
可以得到
1
lim T 2T
T x2 t dt 1
T
2
1
lim
T 2T
Fx , T
2 d
左边表示平均功率，而
Sx
lim
T
1 2T
Fx , T
2
就是此函数的双边平均功率谐密度，简称
功率谱密度，它表示1 Hz频带上平均功率
的大小。所谓“双边”，是指对的正负频
域都有意义
3.3.2 放大器输入端的噪声源
•
G 1n1 G
对于在时间间隔(t0, t0 + l)内入射的光功率， APD产生的初始的“电子—空穴”对是概
率密度为泊松分布的随机变量，而每一个
初始的“电子—空穴”对又雪崩倍增成随
机数为g的二次“电子—空穴”对，因此，
在时间间隔L内产生总数为 个“电子—空
穴 函Png ” 数lN1 g对 ，l g的是l是概N独个率PL立随为 无机N关0变e的N量! N，gPngl的因 lN1和此gl 的， 概率密度
V ＞ Esw
（3）耗尽区外产生的载流子由于扩散而产 生的时间延迟
5．光电二极管的暗电流
暗电流是指无光照时光电二极管的反向电 流
3.2.3 雪崩光电二极管

图 双纤单向WDM传输
(2) 单纤双向传输。 双向WDM传输是指光通路在一根光 纤上同时向两个不同的方向传输。如图7.8所示，所用波长相 互分开， 以实现双向全双工的通信。
1 光发射机 1
光接机 1
…
…
n 光发射机 n 1′ 光接收机
复用/解复用器
…
n′ 光接收机
1…n
光纤 放大器
n＋1…2n
光接收机 n
在接收端通过光解复用器将不同波长的信号分开，完成多路光信号 传输的任务。
反方向通过另一根光纤传输的原理与此相同。
1 光发射机
1
…
复用器
n 光发射机 n
1′ 光接收机 n′ 光接收机
…
解复用器
光纤放大器 1…n
光纤放大器 1…n
解复用器
光接收机
1
…
光接收机 n
复用器
1 光发射机
1′
…
n 光发射机
n′
如果一个区域内所有的光纤传输链路都升级为WDM传输， 我们就可以在这些WDM链路的交叉(结点)处设置以波长为单位 对光信号进行交叉连接的光交叉连接设备(OXC)，或进行光上下 路的光分插复用器(OADM)，则在原来由光纤链路组成的物理层 上面就会形成一个新的光层。
在这个光层中，相邻光纤链路中的波长通道可以连接起来， 形成一个跨越多个OXC和OADM的光通路，完成端到端的信息 传送，并且这种光通路可以根据需要灵活、动态地建立和释放， 这就是目前引人注目的、 新一代的WDM全光网络。
复用/解复用器 n＋1
光发射机
1′
…
2n 光发射机
n′
图 单纤双向WDM传输
双向WDM系统在设计和应用时必须要考虑几个关键的系 统因素：

E2 h = E2-E1 E1 特点： Rste = WstN2 E1 E2 h = E2-E1
Wst = C3 () / (8n3h3sp)＝ B () 感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生的光 子与感应光子是相干的，为全同光子；光得到放大。
典型应用： 半导体激光器
8
Wst 概率 () 能量密度
发射波长
hc / Eg
1.24 ( m) = Eg (eV )
21
21
二、半导体激光器的结构、分类和主要性质
1、F-P腔激光器
(1) F-P腔的作用—建立光振荡
振幅条件：使激光器成为阈值器件
e (th- )2L • R = 1
th ：阈值时增益系数 ： 谐振腔内部工作物质的损耗系数 L ： 谐振腔腔长 R： 谐振腔两镜面反射率之积， R＝ R1R2
10
10
dI ( N 2 N1 )Wst h dz c I ( ) n ( ) 是能量密度 Wst C B ( ) ( ) 3 3 8n h sp
3
dI C2 ( N 2 N1 ) I 2 2 dz 8n sp
52
由于 h Eg e0V
52
外微分量子效率D： 对应P－I特性中阈 值以上的线性范围的 斜率。
D = [ (Pex – Pth )/ h] / [(I - Ith ) / e0] [ Pex / h] / [(I - Ith ) / e0]
11
11
I ( z ) I (0)e ( ) z C2 ( ) ( N 2 N1 ) 8n 2 2 sp
N 2 N1 , ( ) 0 吸收媒质 热平衡状态 N 2 e ( E E ) / Kk 1