Fotonika je termín pro označení oboru vědy a techniky, který zahrnuje jevy a zařízení, ve kterých je kontrolovaným způsobem ovládaný tok fotonů. Vznikl analogicky k termínu elektronika. V případě elektroniky se jedná o oblast zabývající se jevy a zařízeními, ve kterých je řízen tok elektronů. Vznik fotoniky je důsledkem vývoje, který nastal v optice po třech velkých objevech: vynálezu laseru, zvládnutí technologie optických vláken a zvládnutí výroby polovodičových optických prvků (luminiscenčních diod, laserových diod, a fotodiod).
Fotonika optické komunikace 63
V procesu detekce fotonů uplatňuje několik zdrojů šumů:
zisk
fotonový šum
vstupní signál
obvodový šum
šum zesílení
fotoelektronový šum
detekovaný signál
fotoefekt
sběr proudu
Obrázek 4. Výraz FDG
e
ω
η
představuje proudovou
citlivost fotodiody Si.10 Šumy při fotodetekci
Obecně platí, činnost fotodiody omezena výstřelovým šumem, pracuje-li fotodioda s
vysokým koeficientem zesílení GFD. opačném případě bude omezena tepelným šumem. V
ideálním případě (vysoký koeficient zesílení nízká teplota) fotodioda omezena pouze
fotonovým šumem. jmenovateli součet výkonových příspěvků: výstřelového šumu (tj.3)
kde výkon signálu výkon záření pozadí.
Obecně:
SNR
i R
Ri
=
2
2
σ
.
Po dosazení FDiFD PSP
e
en
T
e
i ====
ω
η
ηφη šum zesílení této analýze zahrnut není) je:
[ mtmaBSFDm
SFD
kTBRIPP
e
GeB
RPG
e
SNR
42 2
2
2
+
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
++
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
ω
η
ω
η
, (4.
SNR daný poměrem středního výkonu signálu výkonu šumů (výkon šumu aditivní
veličinou).
fotonového šumu signálu 2
2 S
e
eB R
η
ω
⎧ ⎫
⎨ ⎬
⎩ ⎭
, fotonového šumu pozadí 2
2 B
e
eB R
η
ω
⎧ ⎫
⎨ ⎬
⎩ ⎭
a šumu proudu tmy 2
2 tmaeB tepelného šumu mkTB.
Nyní soustřeďme vyjádření poměru signálu šumu SNR (za elektrickým filtrem)
