Основные параметры и характеристики приемников

Требования, предъявляемые к приемникам излучения

1. Приемники должны обладать высокой чувствительностью в спектральных диапазонах используемых в ВОСП, т. е. в интервале длин волн 0,8…1,6 мкм.

2. Приемник излучения должен обеспечивать эффективное преобразование приходящего оптического сигнала в электрический. Для этого необходимо по возможности уменьшить потери света при стыковке с волокном. Эффективность ввода зависит от числовой апертуры световода, соотношения площадей приемника и сердцевины волокна, расстояния между световодом и приемником. Для увеличения эффективности ввода площадку приемника делают несколько больше площади сердцевины волокна, на фоточувствительную поверхность наносят покрытие, уменьшающее отражение принимаются меры по сокращению воздушного промежутка.

3. Важным требованием к приемникам ВОСП является малая инерционность и высокое быстродействие. Только приемники с высокими предельными частотами могут позволить реализовать передачу информации со скоростью порядка Гбит/с.

4. Приемники ВОСП должны быть малошумящими и обладать низким порогом чувствительности. Одним из источников шума является темновой ток. Для его уменьшения желательно уменьшать площадь приемника, но не за счет эффективности ввода.

5. Приемники должны отличаться стабильностью рабочих характеристик, иметь линейную энергетическую характеристику, малую зависимость параметров от температуры.

6. Иметь небольшие размеры, низкую стоимость, быть высоконадежными, недорогими, долговечными.

При выборе типа приемника часто приходится идти на компромиссы, выполняя одни требования и не выполняя другие. Так для коротких абонентских линий наиболее важным может оказаться низкая стоимость приемников; для магистральных линий - низкий порог чувствительности и высокое быстродействие; для подводных линий - высокая надежность.

Основными параметрами приемников являются: чувствительность, темновой ток и порог чувствительности.

Чувствительность представляет собой отношение изменения электрической величины на выходе приемника, вызванного падающим на него излучением, к количественной характеристике этого излучения, представленной либо энергетической, либо фотометрической величиной. Для приемников ВОСП обычно указывается монохроматическая чувствительность по току. Электрической величиной на выходе здесь является ток, а количественной характеристикой излучения мощность монохроматического источника на входе приемника заданной длиной волны. Чувствительность S имеет размерность (А/Вт).

Темновым током называют постоянный ток, протекающий через приемник в отсутствии действия светового потока в диапазоне спектральной чувствительности. Темновой ток является одним из источников шума.

Порог чувствительности определяется как среднеквадратическое значение первой гармоники напряжения (тока) шума, приведенное к единичной полосе на частоте модуляции потока излучения. Порог чувствительности находится, когда отношение сигнал/шум на выходе приемника в полосе 1Гц равно единице.

При гармонической модуляции мощность на выходе приемника изменяется по закону:

,

где Р ₀ - средняя мощность; Ω - частота модуляции; m_W - коэффициент модуляции.

Порог чувствительности:

,

где I_ш – эффективное значение шумового тока в полосе 1 Гц; S_l - чувствительность.

Порог чувствительности определяют при заданных частоте модуляции и сопротивлении нагрузки. Единицей измерения порога чувствительности является Вт×Гц^–1/2.

Основными характеристиками приемников излучения являются:

1. вольтамперная,

2. спектральная,

3. энергетическая,

4. частотная,

5. переходная.

Вольтамперная характеристика строится для заданных входной мощности и температуры.

Спектральная характеристика отражает зависимость монохроматической чувствительности от длины волны регистрируемого потока излучения.

Энергетической характеристикой называют зависимость фототока от входной мощности оптического излучения.

Частотная характеристика представляет собой зависимость чувствительности от частоты гармонической модуляции потока излучения.

Переходная нормированная характеристика определяется под действием импульса оптического излучения в форме единичной ступени. Это зависимость от времени отношение фототока, описывающего реакцию приемника, к установившемуся значению фототока. Переходная характеристика может быть прямой и обратной, первая соответствует ступеньке появления излучения, вторая – прекращению излучения.

Контрольные вопросы

1. Спонтанное и вынужденное излучение

2. Принцип действия светодиода

3. Принцип действия лазера

4. Требования к источникам излучения для ВОЛС

5. Основные параметры и характеристики источников излучения

6. Сравнительная характеристика светодиода и лазера

7. Устройство и принцип действия p-i-n – фотодиода

8. Устройство и принцип действия ЛФД

9. Требования, предъявляемые к приемникам излучения для ВОЛС

10. Основные параметры приемников излучения для ВОЛС

11. Основные характеристики приемников излучения для ВОЛС

Дата добавления: 2014-01-15