Fibre optical communication
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雪崩光电二极管和相干检测

<raw_text>0 大家好，我是Narmat Varman。今天我将讨论一些与光纤通信相关的特性或主题。首先是雪崩光电二极管。发生主光电流的内部倍增，因此接收器灵敏度提高。载流子倍增是通过冲击电离电子实现的，这些电子是由光子产生的，在与

它们碰撞时电离价键上的束缚电子，新产生的载流子被更高的电场加速，导致进一步的冲击电离，从而产生雪崩效应。如果我简单地告诉你雪崩效应，它就像其中存在空穴和电子，并且通过绘制所有图表，并考虑电场等参数

因此会产生耗尽区，根据你可以在互联网上搜索该照片或图表，你将在其中找到雪崩区、空穴和电子。我将简要介绍一下该图表，即它具有

在其上沉积高电阻率p材料的重掺杂p+材料，p材料在其上扩散，然后是用于硅、硼和磷的n+材料作为掺杂剂，现在让我们谈谈穿通式雪崩光电二极管，当反向偏置时，大部分电位降落在

pn+结上，随着电压增加，耗尽区变宽，直到它到达π区，并且刚好低于雪崩击穿点的5%到10%。光线通过p+区进入，并被π区吸收，光子产生的载流子在此处收集，这些电子流向存在高电场的pn+结，因此发生载流子倍增

每个载流子每单位传播距离产生的电子-空穴对的平均数称为电离率。电子的电离率α和空穴的电离率β不同，因此k=β/α是光电的度量。

电性能倍增因子等于Im/Ip，其中Im等于总倍增输出电流的平均值，Ip等于主未倍增光电流。RAPD响应度等于

NQM除以HV等于R0M0，其中R0为单位响应度。在APD中，会产生一个极高的电场区域，等于3×10^5 V/cm。高场区的产生导致空穴和电子获得足够的能量来激发新的电子、空穴

现在让我们再次讨论相干检测。

好的，那么相干检测，我将简要介绍一下。因此，在相干检测中，我们将了解基本概念、零差检测、外差检测以及误码率比较。

因此，第一个是相干方向的基本概念。在光纤通信中，“相干”一词是指任何采用两种光波之间非线性混合的技术。在这种技术中，通过将传入的光信号与局部产生的连续波光场组合或混合来为其提供增益。用于创建CAW信号的设备是窄线宽的

所以，如果我谈论一下

基本原理图，它包括一个信号激光器，然后是ASK或PSK调制器，然后是光耦合器，然后是放大器，然后是滤波器和解调器，然后是R输出以发送信息，可以调制光载波的幅度、频率或相位，因此可以实现以下三种调制技术之一：ASK或PSK幅度键控

通断键控、FSK、PSK。在直接检测系统中，进入发射机的电信号调制光源的光功率电平。因此，光功率与接收器处的信号电流电平成正比。传入的光信号直接转换为解调的电输出。该直接检测电流与光信号的强度IDD成正比。

如果局部振荡器场ELO=ALOcos(ωLOT+ψLOT)，则接收器处的相干电输出将为(ES+EL0)^2乘以cos(ωS-ωLO)乘以T，然后是ψLTcos(ωT)。

由于光功率pt与光电探测器的强度成正比，我们可以考虑

现在，让我们讨论零差检测。当信号载波和局部振荡器频率相等时，即WIF=0时，称为零差检测。零差检测将信号直接带到基带频率，因此不需要进一步的电解调。零差接收器产生最灵敏的相干系统。由于局部振荡器激光器必须具有相同的频率，因此它最难构建。在这种情况下，WIF=0。

外差检测。在外差检测中，中频非零，不需要光学锁相环。外差接收器比零差接收器更容易实现。与零差检测相比，灵敏度下降3dB，或者

可以使用FSK或PSK调制技术。假设接收器的输出电流PS小于PLO。我们可以忽略右侧的第一项。然后，接收器的输出电流包含一个由IDC=NQ/H+PLO给出的直流项。一个线变化的IF项由IIFT=NQ/HV给出。

然后让我们讨论误码率比较。误码率取决于信噪比、概率强度函数（即PDF）和接收器输出输入比较器。相干检测技术的接收器灵敏度描述了实现10^-9误码率所需的平均光子数，各种相干检测技术（即直接检测）之间的比较。

零差系统、PSK零差系统、外差检测方案。首先让我们讨论直接检测

00k系统，其中0和1脉冲序列以相等的概率出现。00k数据流处于与状态，只有在所需的光子数的一半时间内，每个比特的光子数是每个1脉冲所需光子数n的一半。如果在1和0脉冲期间产生n和0个电子-空穴对，则对于单位