- •22 Дослідження характеристик приймачів оптичного випромінювання
- •Приймальних пристроїв восп
- •Мета роботи
- •2 Ключові положення
- •2.1 Принципи фотодетектування
- •2.2 Вакуумний фотодіод
- •Вихідна напруга
- •2.3 Напівпровідниковий p–n-фотодіод
- •2.4 Фотодіод p–I–n-типу
- •Гранична довжина хвилі
- •Матеріали
- •Вольт-амперна характеристика
- •Швидкодія
- •2.5 Лавинний фотодіод
- •3 Контрольні питання
- •4 Домашнє завдання
- •5 Лабораторне завдання
- •Опис лабораторного макета
- •Порядок виконання роботи
- •Список рекомендованої літератури
- •Додаток Основні фізичні сталі
- •Видавничий центр удаз ім. О.С. Попова
22 Дослідження характеристик приймачів оптичного випромінювання
Державний комітет зв'язку та інформатизації України
Одеська національна академія зв'язку ім. О.С.Попова
Кафедра волоконно-оптичних ліній зв'язку
ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК
Приймальних пристроїв восп
Методичне керівництво
до лабораторної роботи №4 – Б
по курсу ВОСП
Одеса 2005
Укладачі: В. І. Корнійчук
С.Є. Вандаловський
Відп. редактор М. М. Одинцов
Редактор Л. А. Кодрул
Комп’ютерна правка,
верстання та макетування Є. С. Корнійчук
Мета роботи
Дослідження вольт-амперних характеристик напівпровідникових приймачів випромінювання, що виготовлені з кремнію і германію, та розрахунок їх основних параметрів – струмового відгуку, коефіцієнта лавинного підсилення тощо.
2 Ключові положення
2.1 Принципи фотодетектування
Існує два способи фотодетектування. У першому – електрони звільнюються з поверхні металу при поглинанні енергії потоку фотонів. Це явище називається зовнішнім фотоелектричним ефектом. Такі фотодетектори, як вакуумний фотодіод і фотопомножувач, засновані на цьому ефекті. Друга група детекторів – напівпровідникові прилади на основі p–n-переходу, у яких при поглинанні фотонів, генеруються вільні носії заряду – електрони і дірки. Цей механізм називають внутрішнім фотоелектричним ефектом. Це явище використовують такі три прилади, як p–n-фотодіод (ФД), p–i–n-ФД та лавинний фотодіод (ЛФД).
Найбільш важливими показниками приймачів є відгук на оптичне випромінювання, спектральна характеристика і час наростання. Струмовий відгук i дорівнює відношенню вихідного струму І приймача до вхідної оптичної потужності P
i = І/P, А/Вт. (2.1)
У деяких типах приймачів вихідним параметром є напруга U. У цьому випадку використовується такий параметр як вольтовий відгук u = U/P, В/Вт. Спектральна характеристика – це залежність відгуку (струмового чи вольтового) приймача від довжини хвилі. Внаслідок зміни відгуку з довжиною хвилі, приймачі з різних матеріалів повинні застосовуватися у певних вікнах оптичного спектра, де використовуються волокна. При проектуванні приймального пристрою, що працює всередині будь-якого вікна прозорості, кварцового волокна повинне вико-ристовуватися значення струмового відгуку приймача на довжині хвилі, що випромінює конкретне джерело.
Час наростання відгуку tн – це час, протягом якого вихідний струм приймача наростає з 10 до 90 % від сталого значення при східчастій зміні вхідної оптичної потужності. Принцип визначення часу наростання приймача показаний на рисунку 2.1. Ширина смуги пропускання модулюючих частот за рівнем -3 дБ
f-3дБ = 0,35/tн. (2.2)
На цій частоті потужність електричного сигналу в приймачі дорівнює половині від значення, одержуваного на дуже низьких частотах модуляції, припускаючи в обох випадках однакову потужність оптичного сигналу, що надходить на приймач.