目前的通信終端都是電子設備，因而在光通信系統(tǒng)的接收端必須將光信號還原為電信號，這個任務是由光接收端機完成的。光接收端機中最關鍵的器件就是光檢測器，它將信號從光載波上解調下來，送給放大器和判決電路，經判決再生后的信號，即可送至電端機處理。

1.光檢測器

光通信系統(tǒng)用的光檢測器都是半導體光電二極管。最常用的光檢測器有兩類，即PIN型光電二極管（PIN－PD）和雪崩光電二極管（APD），它們的檢測原理都是基于半導體PN結的光電效應，即半導體PN結區(qū)價帶內電子吸收光子能量躍遷至導帶，形成電子－空穴對，在外加反向電壓的作用下，在外電路中形成光生電流。半導體光電二極管能工作的必要條件是光子的能量hν≥Eg。因而半導體光電二極管都有截止波長，僅當工作波長比截止波長短時，光電效應才能產生，而截止波長則由材料禁帶寬度決定，即λc＝hc／Eg，這里的c是真空中的光速。

PIN型光電二極管是最常用的光檢測器，它的主要參數(shù)是響應度和響應時間。響應度只的定義是單位接收光功率產生的光生電流，即

其中，Pin是照射在光電二極管光敏面上的輸入光功率，IP是在外電路中形成的光電流。響應時間則主要是因半導體PN結的結電容和負載電阻構成的RC電路的時間常數(shù)τ＝RC導致的光電延遲時間，其倒數(shù)ω＝1／RC可以認為是其截止頻率。顯然τ（τ＝RC稱時間常數(shù)）越小越好。PIN結構就是為了減小結區(qū)電容，提高響應度而設計的。

APD與PIN－PD不同，由于雪崩效應，它有內部增益，電流增益系數(shù)G視材料不同在數(shù)十到數(shù)百之間，APD由于有很高的內部增益，因而有很高的檢測靈敏度，APD在產生內部增益的同時也產生了倍增噪聲，同時由于APD工作時需要較高的反向電壓，這增加了電路設計困難，所以在光通信系統(tǒng)中，PIN－PD仍是使用最多的光檢測器。

2.光接收端機

光檢測器產生的光生電流是很小的，必須經過放大，信號在傳輸過程中由于色散影響及噪聲的加入，使信號產生了畸變，因而必須對數(shù)字信號進行判決再生，經判決再生后的數(shù)據流才能送給接收電端機處理。數(shù)字光接收端機的框圖如圖1.5.3所示。圖中的前置放大器是一個低噪聲放大器，主放大器產生足夠的增益使信號幅度達到要求，均衡的目的是使判決電路工作在最佳狀態(tài)。AGC是自動增益控制電路，它可以保證在不同的輸入光功率條件下，主放大器有穩(wěn)定的輸出信號幅度。

光接收端機最主要的指標是接收靈敏度，也就是在給定誤碼率指標下，光接收端機允許的最小接收光功率。誤碼率決定于信噪比SNR。光接收端機的噪聲主要有光檢測過程的量子噪聲、放大電路的熱噪聲、光檢測器的暗電流噪聲等。特定誤碼率指標（如10－9）條件下，光接收端靈敏度是以每個信號比特的光子數(shù)來定義的。因而若按平均功率來算，系統(tǒng)傳輸速率越高，靈敏度就越低。

圖1.5.3　數(shù)字光接收端機的框圖