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光接收机的噪声

光接收机的输入功率不能无限制降低的主要原因是受到了系统中噪声的限制。因此为了研究接收机的灵敏度指标,就需要研究光纤通信系统中的噪声,主要是研究从接收机端引入的噪声。
光接收机的噪声主要来自光接收机内部噪声:一是光电检测器噪声,二是光接收机的电路噪声。
(一)光电检测器噪声
光电检测器在工作时,一方面,将接收到的光的信息量转变为电的信息量;另一方面,在上述这种转变过程中,又将一系列与信息量无关的随机变化量带入信息量中。这种随机变化量就是噪声,有如下几种:
①量子噪声
当一个光电检测器受到外界光照时,其光子激励而产生的光生载流子是随机的,也就是说每一个光子都一定能产生光生载流子。由光子激励光生载流子的随机性产生的噪声现象称为量子噪声,这是检测器固有的噪声。出现量子噪声的原因可以这样来解释:由于光的量子(粒子)性,大量的光子其相位和幅度是随机的。因此,光电检测器在某时刻实际接收到的光子数是在一个统计平均值附近浮动,因而产生了噪声。这种噪声顽固地依附于信号上,用增大发射光功率或采用低噪声放大器都不能减少它的影响,因而限制了光接收机的灵敏度。
②光电检测器的暗电流噪声
前面在介绍光电检测器时曾提到暗电流。由于激励起暗电流的条件(如热激励、放射线等)是随机的,因而激励出的暗电流也是浮动的,这就产生了噪声,称为暗电流噪声。
③雪崩管倍增噪声
由于雪崩光电二极管的雪崩倍增作用是随机的,这种随机性,必然要引起雪崩管输出信号的浮动,从而引入噪声。
(二)光接收机的电路噪声
在强度调制的光接收机中,将光信号变为电信号之后,还要经过一系列电路(如放大、均衡电路)。显然,这些电路中的电阻要引入热噪声;电路中的晶体管亦将引入噪声,尤其是前置放大器引入的噪声更为严重。
(三)模分配噪声
模分配噪声是对单纵模激光器进行高速调制时,激光器的谱线出现多纵模情况。由于各模式的能量不是固定的,而是随机分配的,这种随机分配的不同频率的模式经过长光纤传输,由于材料色散使信号随机起伏,从而形成噪声。需要注意的是,这种噪声不是由光接收机产生的,而是在光源和光纤中形成的。
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