光電檢測器

光電檢測器的作用是把接收到的光信號轉換成相應的電信號。由於從光纖傳送過來的光信號一般是非常微弱的,因此對光檢測器提出了非常高的要求:

1)在工作波長範圍內有足夠高的響應度。

2)在完成光電變換的過程中,引入的附加噪聲應儘可能小。

3)響應速度快。線性好及頻帶寬,使信號失真儘量小。

4)工作穩定可靠。有較好的穩定性及較長的工作壽命。

5)體積小,使用簡便。

滿足上述要求的半導體光檢測器主要有兩類:PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)。

1、PIN光電二極管

PIN光電二極管是一種半導體器件,其構成是在P型和n型之間夾著本徵(輕摻雜)區域。在這個器件反向偏置時,表現出幾乎是無窮大的內部阻抗(即像開路一樣),輸出電流正比於輸入光功率。

PIN光二極管的價格低,使用簡單,但響應慢。

2、雪崩光電二極管(APD)

在長途光纖通信系統中,僅有毫瓦級的光功率從光發送機輸出後,經光纖的長途傳輸,到達接收端的光信號十分微弱,一般僅有幾個納瓦。如果採用PIN光電二極管檢測,那麼輸出的光電流僅有幾個納安,為了使光接收機的判決電路正常工作,必須對這個電流多級放大。由於在放大信號的過程中不可避免地會引入各種電路噪聲,從而使光接收機的信噪比降低,靈敏度下降。為了克服PIN光電二極管的上述缺點,在光纖通信系統還採用一種具有內部電流放大作用的光電二極管,即雪崩二極管(APD)。雪崩二極管是利用光生載流子在耗盡區內的雪崩倍增效應,從而產生光電流的倍增作用。所謂雪崩倍增效應是指PN結外加高反向偏壓後,在耗盡區內形成一個強電場。當耗盡區吸收光子時,激發出來的光生載流子被強電場加速,以極高的速度與耗盡區的晶格發生碰撞,產生新的光生載流子,並形成鏈鎖反應,從而使光電流在光電二極管內部獲得倍增。

雪崩二極管的增益和響應速度都優於PIN發光二極管,但其噪聲特性差。


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