| infotek |
2022-03-18 10:15 |
Optisystem應(yīng)用：光電檢測器靈敏度建模
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(zhuǎn)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。 I94-#*~I
joDqv,iW8
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(guān)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）。 Qqi?DW1)-
}$' XV.
光電探測器在定義基本通信系統(tǒng)的最終靈敏度方面起著重要作用，因為它以散粒（基于量子）和熱噪聲的形式提供統(tǒng)計擾動。它還引入了暗電流（可以看作是直流噪聲），并且具有定義的響應(yīng)度（一種測量每單位功率輸入獲得多少電輸出），其取決于入射光的波長和傳感器的材料特性以及物理設(shè)計。 除了這些效應(yīng)之外，由于存在結(jié)電容并且需要連接到負載電阻器來測量接收信號，所以光電檢測器還表現(xiàn)出頻率依賴性的傳遞函數(shù)（在這個分析中，假定傳遞函數(shù)是理想的）。 P:_bF>r ?
hH9~.4+*`g
以下四個示例演示如何設(shè)置和測量（使用OptiSystem）PIN和APD強度調(diào)制直接檢測（IM-DD）系統(tǒng)的接收機靈敏度，特別是： {+ Ibi{
量子受限理想PIN光電探測器 M KX+'p\w
熱噪聲受限PIN光電探測器 blWtC/!Aq;
熱噪聲和散粒噪聲APD的性能 c|d,:u#
具有光學(xué)前置放大的PIN光電探測器 3~Ls a"/
本案例的參考文件是: PIN and APD Receiver Sensitivity Analysis Version 1_0 24 Jan 17.osd.
>S-JAPuO
}VRl L>HAC
1.理想光電探測器（PIN） aM
xd"cTzx
H0!$aO
測試配置如下：位速率：10 Gb / s; 波長= 1550nm; PIN響應(yīng)度：1 A / W; 暗電流= 0 nA; 序列長度= 1048576。 gkX 7,J-0
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(yù)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(fù)組件的絕對閾值設(shè)置為1E-12以驗證此條件。 W
mbIz[un
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(shè)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。 L
}3 eZ-
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） D)bL;h
參考：L. Kazovsky，S.Benedetto，A. Willner，Optical Fiber Communication Systems，Artech House（1996），pp.299-200。 Q lA?dXQ
| |