光接收机的主要噪声源包括热噪声、光子噪声和外部噪声。
热噪声是由于光接收机内部元件(如光电二极管)的热激发引起的。根据维纳-辛钦定理,热噪声的功率谱密度与接收机的阻抗、温度和带宽有关。热噪声会导致信号与噪声的信噪比下降,影响系统的灵敏度和误码率。
光子噪声是由于光信号的本质决定的。光信号表现为一系列的光子,其到达时间和数目都是随机的。光子噪声的强度与光信号的功率成正比,而与光信号的波长和带宽无关。光子噪声是不可避免的,会导致接收机的量化误差增大,并降低系统的动态范围。
外部噪声主要来自于环境中的其他光源和电磁辐射。这些干扰信号会进入接收机并与待接收信号叠加在一起,导致系统性能下降。为了减小外部噪声的影响,可以采用滤波器、光学隔离器等技术手段。
这些噪声会对光接收机的性能产生重要影响。噪声会使得信号与噪声的功率比降低,从而增加了误码率。噪声会限制接收机的小检测功率,即灵敏度。较高的噪声水平会导致接收机无法接收到低功率的光信号。噪声还会降低系统的动态范围,使得强光信号和弱光信号之间的差异减小。
为了降低光接收机的噪声,可以采取一系列的方法。例如,可以通过优化接收机的电路设计和选取低噪声元件来减小热噪声的影响。光子噪声的降低可以通过增大光信号的功率、提高接收机的量化精度和采用不错的光调制技术等方法来实现。对于外部噪声,可以采用光学隔离器和滤波器来减小干扰信号的强度。