Luận văn Nghiên cứu miền công tác của các Photodiode trong hệ thống thông tin quang tốc độ cao

MỤC LỤC

CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 3

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ 6

LỜI CẢM ƠN 8

LỜI NÓI ĐẦU 9

CHƯƠNG 1. CÁC PHẦN TỬ BIẾN ĐỔI QUANG - ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 12

1.1. Tổng quan về cấu trúc cơ bản và nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang 12

1.1.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống thông tin quang 12

1.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang 13

1.2. Các phần tử biến đổi quang-điện 13

1.2.1. Một số yêu cầu đối với các phần tử biến đổi quang-điện 13

1.2.2. PIN-Photodiode 14

1.2.3. Diode quang thác APD 16

1.2.4. Đặc tuyến tĩnh của APD & PIN-Photodiode 17

CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA CÁC PHOTODIODE HOẠT ĐỘNG Ở TỐC ĐỘ CAO 20

2.1. Các yếu tố xác lập đặc tính động của PIN–Photodiode và APD 20

2.2. Sơ đồ điện tương đương của PIN – Photodiode và APD 21

2.3. Mô hình toán học của PIN – Photodiode và APD 22

2.3.1. Mô hình truyền dẫn tín hiệu 22

2.3.2. Mô hình nhiễu 23

CHƯƠNG 3. CÁC THAM SỐ TRUYỀN DẪN CỦA CÁC PHOTODIODE HOẠT ĐỘNG Ở TỐC ĐỘ CAO 26

3.1. Hệ số khuyếch đại của APD 26

3.2. Hàm truyền dẫn của PIN- Photodiode và APD 26

3.2.1. Hàm truyền dẫn của PIN- Photodiode 26

3.2.2. Hàm truyền dẫn của APD 27

3.3. Hàm trọng lượng của PIN- Photodiode và APD 27

3.3.1. Hàm trọng lượng của PIN- Photodiode 27

3.3.2. Hàm trọng lượng của APD 28

3.4. Hàm quá độ của PIN- Photodiode và APD 28

3.5. Tín hiệu ra của PIN – Photodiode và APD 28

3.5.1. Truyền dẫn analog 29

3.5.2. Truyền dẫn số 31

3.6. Nhiễu của PIN – Photodiode và APD 34

3.6.1. Nhiễu và phân loại nhiễu trong PIN-Photodiode và APD 34

3.6.2. Công suất các nhiễu trong PIN-Photodiode và APD 36

3.7. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu 44

3.7.1. Một số khái niệm cơ bản 44

3.7.2. Truyền dẫn analog 45

3.7.3. Truyền dẫn số 48

CHƯƠNG 4. MIỀN CÔNG TÁC CỦA CÁC PHOTODIODE 54

4.1 Các điều kiện để xác định miền công tác của các Photodiode 54

4.2. Miền công tác của các Photodiode trong truyền dẫn analog 57

4.3. Miền công tác của các Photodiode trong truyền dẫn số 59

4.4. Ví dụ tính toán miền công tác của các Photodiode 62

4.4.1. Miền công tác của các Photodiode trong truyền dẫn analog 62

4.4.2. Miền công tác của các Photodiode trong truyền dẫn số 66

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

1. Kết luận 72

2. Kiến nghị 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

PHỤ LỤC A: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MIỀN CÔNG TÁC CỦA PHOTODIODE 76

A.1. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình 76

A.2. Giới thiệu chương trình tính toán 77

A.3. Tính toán miền công tác của Photodiode 81

A.3.1. Miền công tác của các Photodiode trong truyền dẫn analog 81

A.3.2. Miền công tác của các Photodiode trong truyền dẫn Digital 83

A.4 Một số hình ảnh mô tả kết quả tính toán 84

PHỤ LỤC B. CHỨNG MINH CÔNG THỨC (4-24) 87