| infotek | 2022-04-22 09:32 |
Optisystem應用：光電檢測器靈敏度建模誤碼率（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）。 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和傳感器的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出頻率依賴性的傳遞函數（在這個分析中，假定傳遞函數是理想的）。 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： 量子受限理想PIN光電探測器 熱噪聲受限PIN光電探測器 熱噪聲和散粒噪聲APD的性能 具有光學前置放大的PIN光電探測器 本案例的參考文件是: PIN and APD Receiver Sensitivity Analysis Version 1_0 24 Jan 17.osd. 1.理想光電探測器（PIN） 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。 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。 數據恢復組件的絕對閾值設置為1E-12以驗證此條件。 實現給定BER所需的光子/位的最小數量可以計算如下：BER = 1/2 * exp（-2 * N）其中N是每位的光子的平均數。 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。 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） 參考：L. Kazovsky，S.Benedetto，A. Willner，Optical Fiber Communication Systems，Artech House（1996），pp.299-200。  圖1.理想光電接收機（PIN） 2.熱噪聲受限PIN 在本例中，PIN光電二極管（Q = 7，BER = 1E-12）的接收靈敏度基于以下配置確定：位速率：100 Mb / s; 波長= 1550nm; 負載電阻：100歐姆; 溫度= 300K; PIN響應度：0.95 A / W 在這種情況下，主要噪聲源是PIN熱噪聲（熱噪聲電流= 91 nA）。 所需的接收機靈敏度約為-31.7 dBm。 注意：在參考中，負載電阻設置為200歐姆。 作為額外的放大器，REF（包括電后置放大器的模型）中包含3 dB的噪聲系數，我們將負載電阻降低到100，以將噪聲系數增加2倍。 參考: Keiser, Gerd; “Optical Fiber Communications”, 4th Ed., Tata McGraw Hill, 2008 (pp 261-262)  圖2.熱噪聲受限（PIN） 組件腳本功能可用于執(zhí)行自定義計算和結果。 如果需要，可以訪問設計圖上任何組件的參數或結果，并將其用作計算的輸入。 下面的VBScript與PIN組件相關聯(lián)。 首先計算接收信號Q，然后基于目標Q（也可以使用測量的Q）來計算接收機靈敏度。 要訪問組件腳本，請右鍵單擊組件，然后從下拉菜單中選擇組件腳本  圖2.1.熱噪聲限制（PIN） 3.熱/噪聲散粒噪聲（APD） 在本例中，APD光電二極管（Q = 7，BER = 1e-12）的接收靈敏度是根據以下配置確定的：位速率：100Mb / s; 波長= 1550nm; 負載電阻：100歐姆; 溫度= 300K; PIN響應度：0.95 A / W; 增益（M）= 10; F（M）= 5。 | |