Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Порог чувствительности ПРОМ ВОСП с модуляцией интенсивности оптического излучения и прямым детектированием



 

Представим оптический сигнал, поступающий на вход ПРОМ, в следующей форме:

,

где Р0 - средняя мощность оптического излучения; т - коэффициент глубины модуляции; - частота модулирующего информационного сигнала.

Отношение С/Ш можно представить в виде:

. (21.1)

Для большинства ФД на основе р-i-n-ФД основными являются собственные шумы, намного превышающие дробовые и темновые. При этом (21.1) с достаточной степенью точности приводится к виду:

.

Откуда

.

Приняв (С/Ш)=1, получим:

.

Эквивалентная схема ФД содержит кроме сопротивления RH эквивалентную емкость С (параллельное соединение СФ и Свх). Ширина полосы пропускания ФД может быть определена по приближенной формуле В≈(2π RH С)-1.

Определив отсюда RH, получим:

.

Очевидно, что для повышения порога чувствительности (снижения МДМ) необходимо применение р-i-n-ФД с возможно меньшими значениями их емкости и предусилителей с чисто активным входным сопротивлением.

Порог чувствительности (или МДМ) ФД, отнесенный к величине , называется эквивалентной мощностью шума (ЭМШ), т. е.

,

если учитываются только собственные шумы фотодетектора.

Для большинства р-i-n-ФД ЭМШ=10-12 Вт/Гц1/2.

В случае применения в фотодетекторах ЛФД с коэффициентом умножения М отношение С/Ш на выходе фотодетектора с ЛФД будет иметь вид:

, (21.2)

гдеA=m2S2P02/4, C=2kTFШ/RН,

D=q(SP0+IT)B, F(М) - коэффициент шума лавинного умножения, который в упрощенном виде может быть представлен выражением: F(M)=xM,0,4≤ x≤0,8.

Анализ (21.2) показывает, что для значений М, при которых собственные шумы преобладают над дробовыми и темновыми шумами ЛФД, величина С/Ш будет расти, как только дробовые и тепловые шумы ЛФД сравняются с собственными, дальнейшее увеличение М приведет к уменьшению С/Ш. Значение М,при котором достигается максимум С/Ш, называется оптимальным. Продифференцировав (21.2) по М, получим:

.

При М=Мопт порог чувствительности

,

т. е. МДМ в раз ниже порога чувствительности р-i-n-ФД. Обычно значение Мопт=30...100, что значительно повышает чувствительность ПРОМ с ЛФД по сравнению с р-i-n-ФД.

На рис. 21.4 приведена зависимость порога чувствительности ПРОМ с ЛФД от коэффициента умножения М, ана рис. 21.5 - зависимость порога чувствительности от М для кремниевых ЛФД с различным значением квантовой эффективности η.

Формулы для определения отношения С/Ш и порога чувствительности цифрового ПРОМ аналогичны вышеприведенным, если положить т=1 и иметь в виду, что отношение С/Ш является функцией вероятности ошибки, т. е.



С/Ш=φ(рош)

Для заданной вероятности ошибки рош по графику рис. 20.8 находим Аз, а по формуле - величину С/Ш.

Природа шумов при цифровой передаче не изменяется, поэтому для ПРОМ на основе р-i-n-ФД

.

Здесь В - скорость передачи информации; Р1- мощность оптического излучения при передаче «1».

Если для р-i-n-ФД пренебречь дробовыми и темповыми токами, то МДМ может быть определено по формуле:

. (21.3)

Зависимость порога чувствительности (МДМ) от скорости передачи при вероятности ошибки рош=10-9, различных длинах волну оптического излучения для фотодетектора на основе р-i-n-ФД и проходной емкости С=1 пФ приведена на рис. 21.6, а. В случае, применения ПРОМ с ЛФД порог чувствительности будет ниже на величину по сравнению с порогом чувствительности фотодетектора на основе р-i-n-ФД, рассчитанным по (21.3).

Зависимость порога чувствительности от скорости передачи для ПРОМ с германиевым ЛФД при Рош=10-9 и λ=1,3 мкм представлена на рис. 21.6, б.

При использовании ЛФД порог чувствительности ПРОМ выше при скоростях передачи В>0,5 Гбит/с.

 

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!