上海交通大学：《光纤通信系统与设计》教学资源（PPT课件）第七章 光接收机

第七章光接收机

第七章 光接收机

数字信号传输 ||T% T o ΠΠ ↑↑↑ LED ↑↑↑ LD 光纤 输入的电脉冲 产生的光脉冲 受到衰减和损 伤的光脉冲 pin或雪 放大器 崩二极管 滤波 包含光检测器 放大后的电脉 噪声的电脉冲 冲和放大器噪 声 凡 判决和脉 ↑↑↑ 系统中的各种干扰 冲再生 再生的输出电 最终产生误码 脉冲

数字信号传输 系统中的各种干扰 最终产生误码

误码源：码间串扰 光纤色散以及非线性效应导致展宽，使比特能量向 其它比特泄漏，导致接收机0和1的判决误码 T

误码源：码间串扰 光纤色散以及非线性效应导致展宽，使比特能量向 其它比特泄漏，导致接收机0和1的判决误码

误码源：非线性损伤 光纤传输中的非线性效应： 1.布里渊散射 2.拉曼散射 3.交叉增益调制 4.交叉相位调制 5.四波混频 造成： WDM系统中多信道之间的串扰 >40Gb/S单波长高速信道内的码间串扰

误码源：非线性损伤 光纤传输中的非线性效应： 1. 布里渊散射 2. 拉曼散射 3. 交叉增益调制 4. 交叉相位调制 5. 四波混频 造成： WDM系统中多信道之间的串扰 > 40 Gb/s单波长高速信道内的码间串扰

误码源：噪声的干扰 系统的各个环节都会带来噪声，噪声对光信号会产生 干扰，如链路中： EDFA 自发辐射噪声(ASE) 由接收机引入的噪声源如下图所示： 入射光子流 光电检测器 偏置电阻 电放大 hv (增益M 器 工 ·光子检测 体暗电流 ●热噪声 ● 放大器 量子噪声 表面暗电流 噪声 (泊松分布) 统计增益起伏 (对雪崩光电 二极管)

系统的各个环节都会带来噪声，噪声对光信号会产生 干扰，如链路中： 由接收机引入的噪声源如下图所示： 误码源：噪声的干扰

本章讨论的主要问题 接收机的任务 1.检测出因为长途传输而变得很微弱的信号 2.从受到各种干扰的信号中恢复出原始数据 接收机主要部件及其功能 数字接收机的性能 模拟接收机的性能

接收机的任务 1. 检测出因为长途传输而变得很微弱的信号 2. 从受到各种干扰的信号中恢复出原始数据 接收机主要部件及其功能 数字接收机的性能 模拟接收机的性能 本章讨论的主要问题

7.1接收机工作的基本原理 包括光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、自 动增益控制(AGC)电路、时钟提取电路和取样判决器 前置放大器主放大器 光信号 再生码流 光检测器 均衡器 判决器 AGC 偏压控制 时钟 电路 提取 前端 线性通道 时钟提取 数据再生 基于强度调制的数字接收机模型

包括光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、自 动增益控制(AGC)电路、时钟提取电路和取样判决器 基于强度调制的数字接收机模型 7.1 接收机工作的基本原理 前端 线性通道 时钟提取 数据再生

光接收机的核心部分：前端 前置放大器 光信号 n 光检测器 偏压控制 前端：由光电二极管和前置放大器组成 作用：将耦合入光电检测器的光信号转换为光生电 信号，并进行预放大，以便后级进一步处理 要求：低噪声、高灵敏度、足够的带宽

光接收机的核心部分：前端 前端：由光电二极管和前置放大器组成 作用：将耦合入光电检测器的光信号转换为光生电 信号，并进行预放大，以便后级进一步处理 要求：低噪声、高灵敏度、足够的带宽

器件的选择 光检测器： A.pin光电二极管具有良好的光电转换线性度，不需 要高的工作电压，响应速度快 B.APD最大的优，点是具有载流子倍增效应，探测灵 敏度高，但需要较高的偏置电压和温度补偿电路 常用搭配：EDFA光放大器+pin 前置放大器 主要作用是不失真地放大光生电信号和保证噪声 最小，一般采用基于场效应晶体管(FET)的放大器

光检测器： A. pin光电二极管具有良好的光电转换线性度，不需 要高的工作电压，响应速度快 B. APD最大的优点是具有载流子倍增效应，探测灵 敏度高，但需要较高的偏置电压和温度补偿电路 常用搭配：EDFA光放大器 + pin 前置放大器 主要作用是不失真地放大光生电信号和保证噪声 最小， 一般采用基于场效应晶体管(FET)的放大器 器件的选择

线性通道 将信号放 对主放输出的 大到适合 失真数字脉冲 主放大器 于判决电 进行整形和补 路的电平 均衡器 偿，使之成为 有利于判决的 AGC 码间干扰最小 电路 的波形 根据输入信号大小自动调整放大器增 益，使输出信号保持恒定，以扩大接 收机动态范围

线性通道 对主放输出的 失真数字脉冲 进行整形和补 偿，使之成为 有利于判决的 码间干扰最小 的波形 根据输入信号大小自动调整放大器增 益，使输出信号保持恒定，以扩大接 收机动态范围 将信号放 大到适合 于判决电 路的电平