光探测器对光纤通信性能的影响范文

【摘要】

光纤通信系统主要由光发射机、光纤传输线路和光接收机三个部分组成。光发射机用于电信号的发射、光纤传输线路用于光信号传输、光接收机用于光信号接收。本文主要讨论光源、光纤、光探测器对光纤通信性能的影响。

【关键词】

光源；光纤；光探测器

光纤通信技术(opticalfibercommunications)作为一门通信技术，近年来发展日新月异，已成为未来信息社会中各种数据承载的主要工具。光纤通信系统主要由光发送机、光纤线路、光中继器、光接收机和各种无源光器件等组成。本文主要探讨光源、光纤、光探测器对光纤通信系统性能的影响。

1光源对光纤通信性能的影响

1．1合适的发光波长光源的发光波长必须在通信光纤的低损耗区，即0．85μm、1．31μm和1．55μm三个石英光纤的“低损耗窗口”。光通信系统中作为第一窗口的0．85μm“低损耗窗口”使用非常少了，1．31μm的“低损耗窗口”在实际应用中非常广泛，1．55μm的“低损耗窗口”也越来越多的被使用。

1．2足够的输出功率光源输出功率的大小对于光纤通信系统的中继传输距离有着直接的影响作用。在光纤通信系统工作在线性状态下光源的输出功率越大，系统的中继传输距离就会越远。常用的光纤通信系统的光源输出功率为100uw－2mW。

1．3可靠性高，寿命长光源的可靠性和使用寿命对光纤通信的可靠性影响非常大，通信工程要求通信光源的平均工作寿命在106小时内(约工作使用100年)不允许因光源自然损坏而发生中断通信。

1．4输出效率高光源的输出效率对光纤通信也有很大的影响，一般要求在低电压工作状态下光源器件有尽量高的输出效率。这样做的目的是有利于无人中继站的供电。目前输出效率的标准是大于10%，将来希望能够达到50%。

1．5光谱宽度窄光源器件的光谱宽度影响统的传输带宽，不同频带的光与光纤的色散效应相结合，能够产生噪声，对光纤通信系统的传输容量和传输距离有影响。理想的光源器件产生的光源只在一个频点上，实际中这样的光源器件还没有办法做出来，这样就只能要求通信中使用光源的光谱宽度窄。

1．6聚光性好光纤通信中，光源器件所发的光要能够更多地耦合进光纤才能保证中继距离远，这就是常说的耦合效率要高。耦合效率高，实际能够进入光纤的光功率就大，这就要求光源有较好的聚光性。

1．7调制方便光纤通信就是把各种数据信息加载到光波上传输。能够高效和高频率地用电信号来调制光波对光纤通信系统有很大的影响。除了以上对光源特性要求，在实际的光纤通信系统中还要考虑其他的因素。工程设计中通常选用半导体激光器和半导体发光二极管，这些光源器件的性能能够满足上述的各项要求。

2光纤对通信系统性能的影响

光纤是光信号传输的物理介质，其特性直接决定光纤传输系统的带宽和传输距离。按理论计算，光纤通信常用波长1．3微米及1．55微米波长窗口的容量可达25000GHz。光纤通信的速率已从单波长的2．5Gb/s和10Gb/s爆炸性地发展到多波长的Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)传输，实验室光系统速率甚至达到10Tb/s。

2．1损耗对通信系统的影响由于光纤损耗的存在，光信号在光纤中传输时不管是模拟信号或者是数字脉冲信号幅度都要减小，其功率随着传输距离的增加以指数形式衰减。这样就导致光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离。在最一般的条件下，在光纤内传输的光功率P随距离z的变化，可以用下式表示，式中，α是损耗系数。

2．2色散对通信系统的影响光纤的色散是由于速度的不同而使得传播时间不同，因此造成光信号中的不同频率成分到达光纤终端有先有后，从而产生波形畸变的一种现象。这种现象表现在传一个脉冲信号时，光脉冲将随着传输距离的延长，脉冲的宽度越来越被展宽。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。常用光纤的种类有G．652单模光纤、G．653色散位移光纤和G．655零色散位移光纤等。

3光探测器对光纤通信性能的影响

3．1响应度(R)对光纤通信性能的影响响应度(R)是指在一定波长的光照射下，光电检测器的平均输出电流与入射的平均光功率之比称为响应度(或响应率)。

3．2量子效率(η)对光纤通信性能的影响量子效率定义为通过结区的载流子数与入射的光子数之比。

3．3波长响应对光纤通信性能的影响各种材料有着不同的禁带宽度，这样导致不同的材料制作的光电检测器，有着各自的波长响应范围。Si材料制作的光电二极管，波长响应范围是0．5～1．06μm，Ge材料制作的光电二极管，波长响应范围是1．1～1．6μm。不同的光电接收器工作于不同的光纤系统。

3．4响应速度对光纤通信性能的影响光接收器(光电二级管)的响应速度是指它的光电转换速率。响应速率常用响应时间来表示。响应时间直接影响光电二极管所能接收的最高传输速率，因此越短越好。光电检测器的性能直接影响光接收机的灵敏度。在实际应用中光纤通信系统中常用的有PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)两种类型。

4结语

光源、光纤、光探测器构成了光纤通信系统的主体，各组成部分的性能好坏对光纤通信系统性能都起着非常重要的作用。是实际光纤通信系统的设计中，要求熟知光源、光纤、光检测器的相关产品及应用有一定了解，重点在于掌握光纤通信系统的基本方法———功率预算和带宽预算以及高速系统的色散受限和损耗受限对中继距离的影响等。

参考文献:

［1］杜庆波，曾庆珠，李洁．光纤通信技术与设备［M］．西安:西安电子科技大学出版社，2008．

［2］钱浚霞，郑坚立．光电检测技术［M］．北京:机械工业出版社，1993．

［3］田国栋．光纤通信技术［M］．西安:西安电子科技大学出版社，2008．

作者：程冲 单位：武汉铁路职业技术学院