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    [轉載]Optisystem應用:光電檢測器靈敏度建模 [復制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2018-05-29
    簡介 BklB3*n  
    ;!~;05^iD  
    任何光接收機的主要工作部件之一是光電檢測器(其將光功率轉換成電流)。根據(jù)系統(tǒng)性能目標,可以使用PIN或APD(雪崩光電二極管)光電探測器。 PO%]Jme  
    NI^Y%N  
    誤碼率(BER)是用于確定通信傳輸系統(tǒng)可靠性的主要指標,通常與接收機靈敏度值相關聯(lián),該靈敏度值定義必須到達光電檢測器以實現(xiàn)所需BER性能的最小平均光功率。 或者,可以從采樣信號統(tǒng)計中計算信道的Q因子,并用于估計系統(tǒng)BER(OptiSystem支持兩種計算方法)。 =AKW(v  
    D{l.WlA.  
    光電探測器在定義基本通信系統(tǒng)的最終靈敏度方面起著重要作用,因為它以散粒(基于量子)和熱噪聲的形式提供統(tǒng)計擾動。它還引入了暗電流(可以看作是直流噪聲),并且具有定義的響應度(一種測量每單位功率輸入獲得多少電輸出),其取決于入射光的波長傳感器材料特性以及物理設計。 除了這些效應之外,由于存在結電容并且需要連接到負載電阻器來測量接收信號,所以光電檢測器還表現(xiàn)出頻率依賴性的傳遞函數(shù)(在這個分析中,假定傳遞函數(shù)是理想的)。 PZ ogN  
    mJsYY,b8  
    以下四個示例演示如何設置和測量(使用OptiSystem)PIN和APD強度調制直接檢測(IM-DD)系統(tǒng)的接收機靈敏度,特別是: 6=@n b3D%  
    量子受限理想PIN光電探測器 y1 }d(%  
    熱噪聲受限PIN光電探測器 c~tSt.^WX  
    熱噪聲和散粒噪聲APD的性能 Z?X$8o^Z  
    具有光學前置放大的PIN光電探測器 @Op8^8$`  
    本案例的參考文件是: PIN and APD Receiver Sensitivity Analysis Version 1_0 24 Jan 17.osd. ,jt098W  
    !}3`Pl.(r  
    1.理想光電探測器(PIN) ./fEx 'E  
    Qrt8O7&('  
    測試配置如下:位速率:10 Gb / s; 波長= 1550nm; PIN響應度:1 A / W; 暗電流= 0 nA; 序列長度= 1048576。 E%;'3Qykva  
    由于接收機是理想的,它的唯一噪聲源是PIN散粒(量子)噪聲 - 熱噪聲已被禁用。 當預期的邏輯1(ON信號)看不到光子(泊松統(tǒng)計)時,接收機將發(fā)出錯誤。 數(shù)據(jù)恢復組件的絕對閾值設置為1E-12以驗證此條件。 v =?V{"wk!  
    實現(xiàn)給定BER所需的光子/位的最小數(shù)量可以計算如下:BER = 1/2 * exp(-2 * N)其中N是每位的光子的平均數(shù)。 對于下面的例子,衰減器設置為58.1 dB(平均光子每位≈6)。 所得到的期望量子限制性能是LOG(BER)= -5.51。 c\]L  
    對于下面的模擬運行,BER測試集顯示檢測到三個誤碼(LOG(BER)= -5.54) vfbe=)}[  
    參考:L. Kazovsky,S.Benedetto,A. Willner,Optical Fiber Communication Systems,Artech House(1996),pp.299-200。 `?D_=Gw  
    6Ss{+MF|v  
    I?Zs|A  
    圖1:理想光電接收機(PIN) P5d@-l%}  
    Ffxk] o&%c  
    2.熱噪聲受限PIN 7YN)T?