光检测器——光纤通信学习笔记七

2024-05-07 02:52

本文主要是介绍光检测器——光纤通信学习笔记七,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

  • 光检测器

    • 光检测器的基本介绍

      • 作用:把接受到的光信号转换成电信号

      • 光接收器的灵敏度、光源的发光功率和光纤的损耗三者决定了光纤通信的传输距离;

    • 光电二极管

      • 光电转换的基本原理

        • 之前提到,PN结由于内部载流子的扩散运动形成了内部电场,导致能带倾斜进而在PN结交界处形成了耗尽层。 当入射光作用到PN结时,发生了受激吸收。在耗尽层,由于内部电场的作用,电子向N区漂流,空穴想P区漂流,形成光生漂移电流; 在耗尽层外,由于扩散作用,部分载流子进入耗尽层,在内部电场的作用下形成与漂移电流同方向的扩散电流。 光生电流=扩散电流+漂移电流 当入射光发生变化,光生电流随之做线性变化,从而把光信号转换成电信号。

        • 增加耗尽层宽度的两种方案

          • 1.加入本征半导体,从而减小光生电流中的扩散分量(扩散分量比漂移分量速度慢),进而提升响应速度。

          • 2.增加反向偏压

      • PIN光电二极管

        • 基本原理:在PN结中间加入很厚的本征半导体(I层),以此增加耗尽层宽度

          • 1.由于I层很厚,几乎占据了整个耗尽层,因而在光生电流中漂移电流占主导地位,从而大大提升响应速度。

          • 2.由于I层吸收系数很小,入射光可以在I蹭产生大量的光电载流子,从而大幅提高光电转换效率。

        • 关于噪声的介绍

      • APD光电二极管

        • 特点:具有使电信号在二极管内部放大的作用;

        • 基本原理:通过增大负偏压,使得高速运动的光生电子与晶格原子相碰撞,使晶格原子电离,产生新的电子-空穴对。连续多次碰撞后,致使光生载流子雪崩式倍增

        • 雪崩过程

          • 1)光子从P+层射入,进入I层后,材料吸收了光能产生了初级电子-空穴对。

          • 2)这时光电子在I层被耗尽层的较弱的电场加速,移向雪崩区;

          • 3)当光电子运动到雪崩区时,受到强电场的加速作用,出现雪崩碰撞效应。

          • 4)最后,获得雪崩倍增后的光电子到达N+层,空穴被P+层吸收。

        • 结论:1.因为APD是有增益的光电二极管,采用APD的光接收机具有较高的灵敏度,有利于延长系统的传输距离,但由于APD电路较复杂,增加了成本,在灵敏度要求不高的场合,一般采用PIN光电二极管。

    • 光无源器件

      • 连接器和接头

      • 光耦合器:用于将输入光信号按照一定的比例进行分配or组合成输出光信号。

      • 光隔离器和环形器(环形器与隔离器基本原理相同,可以看作有多个接口的隔离器)

        • (1)性质:隔离器就是一种非互易器件;

        • (2)原理:是只允许光波往一个方向上传输,阻止光波往其他方向特别是反方向传输。

        • 3)功能:隔离器主要用在激光器或光放大器的后面,以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。

      • 光调制器

      • 光开关

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