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Narmat Varman
Narmat Varman: 我将讨论光纤通信中的一些特性和主题，首先是雪崩光电二极管(APD)。APD通过内部倍增初级光电流来提高接收灵敏度。载流子倍增是通过碰撞电离实现的：光子产生的载流子与晶格中的电子碰撞，产生新的载流子，形成级联效应。在高电场作用下，新产生的载流子进一步加速，导致进一步的碰撞电离，从而产生雪崩效应。
关于RAPD（快速响应雪崩光电二极管），当反向偏置时，大部分电势降落在pn+结上。随着电压增加，耗尽区变宽，直到到达π区。光线通过p+区进入，被π区吸收，光子产生的载流子在此处收集。这些电子流向pn+结，那里存在高电场，因此发生载流子倍增。
电离率是载流子每单位距离产生的电子-空穴对的平均数，电子和空穴的电离率不同。APD的增益M是总倍增输出电流Im与初级未倍增光电流Ip的比值。在APD中，会产生一个极高的电场区域，导致空穴和电子获得足够的能量激发新的电子和空穴。
接下来是相干检测。相干检测利用两种光波之间的非线性混合，通过将输入光信号与局部产生的连续波光场混合来提供增益。相干检测的基本概念包括同相检测、外差检测以及误码率(BER)比较。
相干检测系统通常包含信号激光器、调制器（ASK或PSK）、光耦合器、放大器、滤波器和解调器等组件。可以采用幅度键控(ASK)、频率键控(FSK)或相位键控(PSK)等调制技术。
在同相检测中，信号载波和局部振荡器频率相等，信号直接到基带频率，不需要进一步的电解调。外差检测中，中间频率非零，不需要光学锁相环，比同相检测更容易实现，但灵敏度下降3dB。
误码率取决于信噪比(SNR)、概率密度函数(PDF)和接收器输出输入比较器。我们将比较直接检测、同相检测系统、PSK同相检测系统和外差检测方案的误码率。在直接检测系统中，0和1脉冲以相等的概率出现，平均每比特的光子数是每1脉冲所需光子数的一半。实际产生的电子-空穴对数量根据泊松分布波动。直接检测接收机的基本量子极限很难达到，因为光电探测器后的电子放大会增加热噪声和散粒噪声。
Deep Dive
This chapter explores avalanche photodiodes (APDs), focusing on their internal multiplication of primary photocurrent, which enhances receiver sensitivity. It details the avalanche effect through impact ionization and explains the structure and function of reach-through avalanche photodiodes (RAPDs), including ionization rates and multiplication factors.
- Internal multiplication of primary photocurrent increases receiver sensitivity
- Carrier multiplication occurs through impact ionization
- RAPDs utilize a high electric field region for carrier multiplication
- Ionization rates differ for electrons and holes
- An extremely high electric field region is created in APDs
Shownotes Transcript