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第五章 光探测和光接收机
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202X
本章内容
对光检测器的基本要求
01
PN结光电检测原理
02
PIN光电二极管
03
APD雪崩光电二极管
04
MSM光电探测器
05
单行载流子光电探测器
06
对光检测器的基本要求
在系统的工作波长上要有足够高的响应度，即对一定的入射光功率，光检测器能输出尽可能大的光电流。
波长响应要和光纤的三个低损耗窗口兼容。
有足够高的响应速度和足够的工作带宽。
产生的附加噪声要尽可能低，能够接收极微弱的光信号。
光电转换线性好，保真度高。
工作性能稳定，可靠性高，寿命长。
功耗和体积小，使用简便。
01
半导体材料
02
PIN光电二极管
03
APD雪崩光电二极管
光纤通信常用的光电检测器
PN结光电检测原理
耗尽区：由于扩散电流和漂移电流方向相反，在平衡状态下两种电流相等，使得总电场为零，等效于空间电荷区的电阻阻值很大，载流子数目很少，称其为耗尽区。
电子和空穴的扩散运动
PN结界面 内部电场 漂移运动 耗尽区、扩散区
如果光子的能量大于或等于带隙( hf ≥ Eg )
当入射光作用在PN结时 发生受激吸收、光生载流子
在耗尽层 形成漂移电流。
内部电场的作用，电子向N区运动，空穴向P区运动
半导体材料的光电效应？
PN结光电二极管结构
当PN结加上反向电压后，在入射光的作用下，由于受激吸收过程生成的电子-空穴对在电场的作用下，分别离开耗尽区，在闭合外电路中形成光生电流的器件。当入射光功率变化时，光生电流也随之线性变化，从而把光信号转变成电流信号。
01
加反向电压？
入射光？
光生载流子？
光生电流？
02
PN结光电二极管工作原理
01
反射光的相位差？
02
反射光的幅度？
03
厚度？
04
折射率？
镀抗反射膜以减少反射光强度
01
光电二极管的特性
02
响应度R
量子效率η
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