3.2光收器件
3.2.1:概述
与光源器件一样,光检测器件在光纤通信中起着十分重要的作用。光检测器件的作用就是把信号(通信信息)从光波中分离(检测)出来,即进行光/电转换。光检测器件质量的优劣在很大程度上决定了光接收机灵敏度的高低。而光接收机的灵敏度和光源器件的发光功率、光纤的衰耗三者一起便决定了光纤通信的中继距离(在系统受衰耗限制而不是受色散限制时)。
光纤通信对光检测器件有如下要求:
响应度高
所谓响应度是指单位光功率信号所产生的电流值。因为从光纤传输来的光功率信号十分微弱,仅有毫微瓦(nw)数量级,要想从这么微弱的光信中检测出通信信息,光检测器必须具有很高的响应度,即必须具有很高的光/电转换量子效率。
噪声低
光检测器在工作时会产生一些附加噪声如暗电流噪声、倍增噪声等。这些噪声如果比较大,就会附加在只有毫微瓦数量级的微弱光信号上,降低了光接收机的灵敏度。
工作电压低
与光源器件不同,光检测器是工作在反向偏置状态。有一类光检测器件APD,必须处在反向击穿状态才能很好的工作,因此需要较高的工作电压(100伏以上)。工作电压过高。会给使用者带来不便。
体积小、重量轻、寿命长
需要指出的是,由于光检测器件的光敏面(接收光的面积)一般都可以做到大于光纤的纤芯,所以从光纤传输来的光信号基本上可以全部被光检测器件接收,故不存在它们与光纤的耦合效率问题,这一点与光源器件不同。
在光纤通信中使用的光检测器件有二大类,即PIN光二极管与APD雪崩光二极管。
3.2.2:光接收机模型
光接收机是光纤通信系统的三大组成部分之一,其作用就是把数字电信号(通信信息)从微弱的光信号中检测出来,并经过放大、均衡后再生出波形整齐的脉冲信号流。
光接收机方框图
前置放大器:
前置放大器作用就是把光检测器产生的微弱光电流进行予放大。前置放大器的设计是至关重要的,其噪声性能对光接收机灵敏度的影响甚大,以后我们将专门进行讨论。
主放大器:
其作用是把信号进一步放大,其增益一般在50dB以上。主放大器的输出脉冲幅度一般在1~3伏(峰一峰值),以满足判决再生电路的要求。
均衡器:
把主放大器输出的脉冲进行均衡,以形成码间干扰最小、能量集中即最有利于进行判决的升余弦波形。
判决再生电路:
对均衡器输出的脉冲流逐个进行判决,并再生成波形整齐的脉冲码流。
时钟提取电路:
其作用是提取时钟,以保证收发同步。
自动增益控制(AGC):
其作用是控制前置放大器与主放大器的增益,并使光接收机有一个规定的动态范围。
偏压电路:
它向APD光二极管提供反向偏压。实际上它是一个直流变换器,把设备工作电压(如+5伏)变换成适合于APD使用的高压(如100~200伏)。它受AGC控制,能自动调节APD的反向偏压。
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