PIN-FET(光接收组件)探测器输出噪声是衡量其工作性能的重要指标。针对PIN-FET探测器不同的噪声来源, 对不同噪声进行了全面的理论分析, 并给出了不同噪声电流的理论计算关系。详细讨论分析了三种测量噪声大小的方法, 对比分析了它们之间的优劣。介绍了PIN-FET探测器噪声测试系统的原理, 着重分析了采用外差频谱仪测量噪声的原理, 并采用标准白噪声源替代探测器进行了测试实验。实验论证了测试方法的可行性, 为进一步研究光纤陀螺用探测器的噪声特性打下了一定的基础, 也对提高器件工作性能的研究具有指导意义。

采用0.18μm BiCMOS工艺设计并实现了一种高增益、低噪声、宽带宽以及大输入动态范围的光接收机跨阻前置放大器。在寄生电容为250fF的情况下, 采用全集成的四级放大电路, 合理实现了上述各项参数指标间的折中。测试结果表明: 放大器单端跨阻增益为73dB, -3dB带宽为7.6GHz, 灵敏度低至-20.44dBm, 功耗为74mW, 最大差分输出电压为200mV, 最大输入饱和光电流峰-峰值为1mA, 等效输入噪声为17.1pA/Hz, 芯片面积为800μm×950μm。

与布里渊散射不同, 石英光纤中斯托克斯拉曼散射与光纤所受应力无关, 只是绝对温度的函数, 而且其拉曼频移为1.395×1013 Hz, 比布里渊散射易于提取, 作为分布式光纤温度传感器的传感信号有一定的优势, 但斯托克斯拉曼散射信号比布里渊弱, 其峰值功率在APD中产生的光电流在nA级, 低于APD的噪声电流, 经光电转换后信号的信噪比小于1, 傅里叶变换以及小波变换都无法有效地处理这类信号。 通过对斯托克斯拉曼散射信号进行特征分析后, 采用累加与小波降噪的综合方法提取该信号, 实现在APD噪声电流以下的超灵敏度探测, 达到每度0.104 nA的温度灵敏度,低于本系统所有APD噪声电流2.3 nA的1个数量级。