光 电 探 测 器.ppt

光探测器(Photodetector)是光纤通信系统的重要组成部分,它的作用是把光源发送并经光纤传输的携带有信息的光信号转化成相应的电信号(与光源相反),然后放大并恢复为原始电信号,即将电信号“解调”出来。光探测器是一种光电信息转换器件。在光纤系统中,光探测器的作用是将光纤传来的光信号功率变换为电信号电流。
数字光接收机
光检测器
偏压控制
前置放大器
AGC电路
均衡器
判决器
时钟提取
再生码流
主放大器
光信号
光电检测器件
光子器件
热电器件
真空器件
固体器件
光电管
光电倍增管
真空摄像管
变像管
像增强管
光敏电阻
光电池
光电二极管
光电三极管
光纤传感器
D
热电偶/热电堆
热辐射计/热敏电阻
热释电探测器
光电探测器的种类
光电探测器能检测出入射在其上面的光功率,并完成光/电信号的转换。对光检测器的基本要求是:
①在系统的工作波长上具有足够高的响应度,即对一定的入射光功率,能够输出尽可能大的光电流;
②具有足够快的响应速度,能够适用于高速或宽带系统;
③具有尽可能低的噪声,以降低器件本身对信号的影响;
④具有良好的线性关系,以保证信号转换过程中的不失真;
⑤具有较小的体积、较长的工作寿命等。
目前常用的半导体光电探测器有两种:
PIN光电二极管
APD雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode)。
光电探测器的主要工作特性
1
响应特性
2
量子效率
3
噪声等效功率
4
探测度与归一化探测度

(1)响应度R(或称灵敏度)描述的是光电探测器
的光电转换效率。
定义:光电探测器输出信号与输入光功率之比。
描述的是光电探测器件的光电转换效率。
响应度是随入射光波长变化而变化的
响应度分电压响应度和电流响应度
响应度分为电压响应度和电流响应度
电压响应度Rv
光电探测器件输出电压与入射光功率之比
电流响应度RI
光电探测器件输出电流与入射光功率之比
(2)光谱响应度
光谱响应度R(λ)是响应度随波长变化的性能参数。大多数光电探测器具有光谱选择性。
定义:探测器在波长为λ的单色光照射下,输出电
压或电流与入射光功率之比。
(3)频率响应度
频率响应度R(f):
响应度随入射光频率而变化的
性能参数。其表达式为:
式中R(f)为频率为f 时的响应度;R0为频率为零时的响应度;为探测器的响应时间或称时间常数,由材料和外电路决定。
响应时间:响应时间τ=RC是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数。决定了光电探测器频率响应的带宽。
上升时间:入射光照射到光电探测器后,光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。
下降时间:入射光遮断后,光电探测器输
出下降到稳定值所需要的时间。

量子效率:是指每入射一个光子光电探测器所释放的平均电子数。它与入射光能量有关。其表达式为:
式中,I是入射光产生的平均光电流大小,e是电子电荷,P是入射到探测器上的光功率。I/e为单位时间产生的电子数,P/hυ为单位时间入射的光子数。