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南邮光纤通信系统第4章1节作业

第四章1节作业
1、光纤通信系统用的光检测器是怎样偏置外加工作电压的?
答:反向偏置。

足够大的反向偏置电压,目的是使本征区中的载流子完全耗尽,形成高电场耗尽区。

使入射到检测器上的光子能量高速度、高效率转换成光生电子。

APD 管加上更高反向电压,可以形成雪崩倍增增益。

2、比较PIN 光电检测器与APD 光电检测器,各自有那些特点?
答:(1)PIN 光电二极管没有倍增,使用简单,工作偏压低(5-10V),不需要任何控制。

在较大光功率注入下,PIN 接收机噪声性能要比APD 接收机噪声性能(信噪比降低G x 倍)优越。

(2)APD 具有很高的内部倍增因子(通过合理设计,可以使APD 工作在最佳倍增状态),这样接收灵敏度比PIN 光检测器高。

但由于APD 需要较高的工作偏压(200V )以及其倍增特性受温度的影响较严重因此使用起来也比较复杂,需要AGC 电路对APD 的工作偏压进行精细控制,在要求较高的数字光接收机中,还必须对APD 采取温度补偿措施。

在较小光功率注入下,APD 接收机噪声性能(信噪比提高G 2 倍)要比PIN 接收机噪声性能优越。

3、光电检测器转换能力的物理量有哪些?写出其表达式。

答:量子效率η和响应度R 0
0000//(/)
1.24P P P I e I hc P hf P e I e R A W P hc m ηλ
ληληλμ=====注意:以为单位
4、现有1011个光子/秒,光子能量为1.28×10-19J ,入射到一个理想的光电二极管上,计算:
(a)入射光波长;
(b)输出光电流大小;
(c)若这是一个APD ,其G=18,计算光电流。

解:
=1554nm
5、有一个PIN光电二极管,其η=O.9,λ=1300 nm,入射光功率P
=-37 dBm。


算:
(a)光电流大小;
等于50Ω,1000Ω及lOMΩ时的输出电压。

(b)当负载电阻R
L
解:
=0.94(A/W)
0076666(0.94/)(37)
0.942100.188()50(0.18810)(50)9.41000(0.18810)(1000)18850(0.18810)(1010) 1.88L L L L L L L R P A W dBm A
b R R R A V R R A V R M R A V μμμ----==-=⨯⨯==Ω=⨯Ω==Ω=⨯Ω==Ω=⨯⨯Ω=P P P P 光电流为
I 负载电阻上的输出电压为时,V=I 时,V=I 时,V=I。

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