在PIN管结构中P+和N+区非常薄，而低掺杂的I区很厚，外加负偏压进一步驱除了I区的载流子，常常使得耗尽几乎占据了整个PN结，从而使光子在零电场区被吸收的可能性很小，而在耗尽区里被充分吸收。即吸收区近似等于作用区光电转换效率提高。
图3.2.2 PIN光电二极管结构和能带图
3.5.3雪崩光电二极管
雪崩光电二极管，又称APD（Avalanche Photo Diode）。它不但具有光/电转换作用，而且具有内部放大作用，其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。 1.APD的雪崩效应
APD的雪崩倍增效应，是在二极管的P-N结上加高反向电压，在结区形成一个强电场；在高场区内光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使价带的电子得到了能量；越过禁带到导带，产生了新的电子—空穴对；新产生的电子—空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子—空穴对??如此循环下去，形成雪崩效应，使光电流在管子内部获得了倍增。
APD就是利用雪崩效应使光电流得到倍增的高灵敏度的检测器。 2.APD的结构
目前APD结构型式，有保护环型和拉通（又称通达）型。
图3.2.3 雪崩光电二极管的结构意图
保护环型在制作时淀积一层环形N型材料，以防止在高反压时使P-N结边缘产生雪崩击穿。 拉通型雪崩光电二极管（RAPD）的结构示意图和电场分布如图3.2.4所示。图3.2.4（a）所示的是纵向剖面的结构示意图。图3.2.4（b）所示的是将纵向剖面顺时针转90°的示意图。图3.2.4（c）所示的是它的电场强度随位置变化的分布图。
APD随使用的材料不同有几种：Si-APD（工作在短波长区）；Ge-APD和InGaAs-APD（工作在长波长区）等。
3.5.4 光电检测器的特性 1.响应度R0和量子效率η? （1）响应度Ro?IpPo（A/W）
（2）量子效率??2.响应时间
光生电子?空穴对数入射光子数?IpePohf?IphfPoe?Rhfe
响应时间是指半导体光电二极管产生的光电流随入射光信号变化快慢的状态。一般用响应时间（上升时间和下降时间）来表示。一个快速响应的光电检测器，它的响应时间一定是短的。? 3.暗电流ID
理想条件下，当没有光照射时，光电检测器应无光电流输出。但是实际上由于热激励、宇宙射线或放射性物质的激励，在无光情况下，光电检测器仍有电流输出，这种电流称为暗电流。 4.雪崩倍增因子G 雪崩光电二极管还有一个与雪崩倍增效应对应的参量—雪崩倍增因子。在忽略暗电流影响条件下，它定义为G?IMIP
一般APD的倍增因子G在40～100之间。PIN光电管因无雪崩倍增作用，所以G=1。
3.3 光放大器 3.3.1 EDFA放大器 1.光放大器的概述 （1）光/电/光中继器 （2）光/光中继器 2.光放大器的分类
（1）半导体光放大器（SOA） （2）光纤光放大器（FOA） 3.EDFA概述 4.EDFA的特点
（1）工作波长与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得应用。 （2）耦合效率高。 （3）能量转换效率高。
（4）增益高、噪声低、输出功率大。 （5）增益特性稳定。 （6）可实现透明的传输。 5.EDFA的结构
EDFA主要由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、耦合器、隔离器、滤波器等组成。 （1）光耦合器：将信号光和泵浦光合在一起，一般采用波分复用器实现。
（2）光隔离器：抑制光反射，以确保光放大器工作稳定，即保证放大信号单向传输。 （3）光滤波器：滤除放大器中的噪声，以提高系统的信噪比。
（4）泵浦光源：使EDF的粒子处于反转分布状态。泵浦源的工作波长为980nm和1480nm。 5.EDFA工作原理
（1）当用高能量的泵浦激光器来激励掺铒光纤时，可以使铒离子的束缚电子从基态能级大量激发到高能级E3上。
（2）E3能级上的粒子寿命很短，通过无辐射衰减（即不释放光子）落入亚稳态能级E2。 （3）亚稳态E2能级上的粒子寿命较长，易聚集粒子，形成E2－E1能级之间的粒子数反转分布，从而形成信号光的放大。 6.EDFA性能指标 ① 放大器的噪声
② 增益G=10lg（Pout/Pin） （dB） 7.EDFA的应用
① 功率放大器：提升功率 ② 线路放大器：用在中继设备上 ③ 前置放大器：用于信号放大 3.3.2 光纤拉曼放大器 1.RFA的特点 （1）很宽工作带宽
（2）和EDFA组合使用，能有效降低系统的噪声指数。 （3）减少入射信号的光信号
（4）对光信号构成分布放大，可实现无中继长距离传输 （5）比较宽的拉曼增益谱。 2.RFA工作原理
3.4 无源光器件
◆ 无源光器件是除光源器件、光检波器件之外不需要电源的光通路部件。 ◆ 无源光器件可分为光纤连接器、光衰减器、耦合器和光隔离器等。 光纤连接器
光纤连接器，俗称活接头，ITU-T建议将其定义为“用以稳定地，但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件”。
光纤连接器主要用于实现系统中设备与设备、设备与仪表、设备与光纤及光纤与光纤的非永久性固定连接等。
（1）光纤连接器的基本构成
由三个部分组成的：两个配合插头和一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管起对准套管的作用。
光纤活动连接器基本结构
（2）光纤连接器的分类
光纤连接器按光纤数量、光耦合系统、机械耦合系统、套管结构和紧固方式进行分类，如表3-1所示。
单通道 多通道 对接 透镜 套筒/V型槽 直套管 锥型 其他 锥型套管 其他 螺丝 销钉 弹簧销 单/多通道 其他 （3）光纤连接器的性能
① 插入损耗（介入损耗），该值越小越好。平均损耗值应不大于0.5dB。
② 回波损耗（或称反射损耗、回损、回程损耗），是衡量从连接器反射回来并沿输入通道返回的输入功率分量的一个度量值，该值越大越好。其典型值应不小于25dB。 ③ 互换性，每次互换后，其连接损耗变化量越小越好。 ④ 重复性，即每次插拔时连接损耗变化量要小。
⑤ 插拔寿命（最大可插拔次数），光纤连接器的插拔寿命一般由元件的机械磨损情况决定。 （4）部分常见光纤连接器
① FC型。其接头的对接方式为平面对接。
② PC型。是FC型的改进型。其对接面由平面变为拱型凸面。是我国最通用的规格。