Оптические методы в информатике. Наний О.Е - 108 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

108
обычно лежит в диапазоне от
B
до
2/B
Гц, где
B
- битовая скорость
передачи информации.
В предусилителе добавляются шумы других элементов. Обычно
это явление учитывается введением некоторого коэффициента,
называемого шум-фактором
e
NF
предусилителя. С учетом этого вклад
теплового шума определяется среднеквадратичным значением тока
eteeBtherm
BIBNFRTk
22
))(/4(
(10.6)
где введен параметр
t
I
, используемый для представления шумовых
характеристик фотодиода. Типичное значение
t
I
имеет порядок
единиц
ГцпА /
. Величина шум-фактора обычно лежит в пределах от
2 до 3 (или в логарифмических единицах 3-6 дБ).
Подставив типичные значения параметров для нормальных
условий работы (
2/BB
e
Гц,
e
NF
=2 (3 дБ),
R
=100 Ом,
T
=300 К)
получим:
(10.7)
Оценим чувствительность фотодиода если наибольший вклад в шум
вносит тепловой механизм (другими источниками шумов
пренебрежем). Для этого по заданному значению коэффициента
ошибки
ОШ
К
найдем величину
Q
-фактора.
)()(
1
21
21
ОШ
KPE
II
Q
(10.8)
Считая
0
2
I
, а
therm
21
для тока
1
I
получим выражение:
QQI
therm
2)(
211
(10.9)
Учитывая, что
AWsens
SIPP /)2/1()2/1(
11
окончательно получим:
[Вт]. (10.10)
Квантовый предел чувствительности
Дробовый шум становится доминирующим если удается
устранить тепловой шум, например, при использовании приемников,
охлаждаемых до гелиевых температур. Рассмотрим, какова может
быть предельно достижимая чувствительность фотоприемника, в
котором полностью устранен тепловой шум и отсутствуют шумы
спонтанного излучения.
В этом случае приемник должен работать в режиме счета
фотонов: если не зарегистрирован ни один фотон, то приемник
считает, что принят 0, если зарегистрирован 1 или более фотонов, то
принимается решение, что поступивший сигнал есть 1. 
                                                        108



обычно лежит в диапазоне от B до B / 2 Гц, где B - битовая скорость
передачи информации.
       В предусилителе добавляются шумы других элементов. Обычно
это явление учитывается введением некоторого коэффициента,
называемого шум-фактором NFe предусилителя. С учетом этого вклад
теплового шума определяется среднеквадратичным значением тока
 therm
   2
         (4k BT / R)( NFe ) Be  I t2 Be                     (10.6)
где введен параметр I t , используемый для представления шумовых
характеристик фотодиода. Типичное значение I t имеет порядок
единиц пА / Гц . Величина шум-фактора обычно лежит в пределах от
2 до 3 (или в логарифмических единицах 3-6 дБ).
       Подставив типичные значения параметров для нормальных
условий работы ( Be  B / 2 Гц, NFe =2 (3 дБ), R =100 Ом, T =300 К)
получим:
 therm
   2
         (4k BT / R)( NFe ) Be  1,656  10 22 B [ A2 ]     (10.7)
Оценим чувствительность фотодиода если наибольший вклад в шум
вносит тепловой механизм (другими источниками шумов
пренебрежем). Для этого по заданному значению коэффициента
ошибки К ОШ найдем величину Q -фактора.
      I1  I 2
Q                ( PE ) 1 ( K ОШ )                                         (10.8)
     1   2
Считая I 2  0 , а  1   2   therm для тока I 1 получим выражение:
I1  ( 1   2 )Q  2 thermQ                                                (10.9)
Учитывая, что Psens  (1 / 2) P1  (1 / 2) I1 / S AW окончательно получим:
                                thermQ       1,3  10 11  B  7
Psens  (1 / 2) I 1 / S AW                                       [Вт].     (10.10)
                                S AW                  1,25

Квантовый предел чувствительности
    Дробовый шум становится доминирующим если удается
устранить тепловой шум, например, при использовании приемников,
охлаждаемых до гелиевых температур. Рассмотрим, какова может
быть предельно достижимая чувствительность фотоприемника, в
котором полностью устранен тепловой шум и отсутствуют шумы
спонтанного излучения.
    В этом случае приемник должен работать в режиме счета
фотонов: если не зарегистрирован ни один фотон, то приемник
считает, что принят 0, если зарегистрирован 1 или более фотонов, то
принимается решение, что поступивший сигнал есть 1.

Страницы