Tính toán lựa chọn tham số nguyên lý nâng cao độ nhạy đầu thu quang học ứng dụng trong đo xa laser và hệ thống thông tin quang

Vật lý 
H. A. Đức, V. Q. Thủy, T. T. Kiên, “Tính toán lựa chọn  hệ thống thông tin quang.” 174 
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THAM SỐ NGUYÊN LÝ NÂNG CAO 
ĐỘ NHẠY ĐẦU THU QUANG HỌC ỨNG DỤNG 
TRONG ĐO XA LASER VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 
Hoàng Anh Đức*, Vũ Quốc Thủy, Tạ Trung Kiên 
Tóm tắt: Trong ứng dụng đo xa laser hệ thống thông tin quang và một số ứng 
dụng bằng tín hiệu quang khác, độ nhạy đầu thu là một tham số quyết định đến chất 
lượng của thiết bị hoặc phạm vi hoạt động của hệ thống. Việc tính toán được độ 
nhạy đầu thu quang sẽ là cơ sở để thiết kế các hệ thống ứng dụng tín hiệu quang 
học đặc biệt là các tín hiệu laser có xung cực ngắn và tần số lớn trong thiết bị đo xa 
laser. Bài báo này trình bày giải pháp tính toán độ nhạy đầu thu quang dựa trên cơ 
sở công suất trung bình của tín hiệu vào. 
Từ khóa: Độ nhạy đầu thu quang; Đầu thu tín hiệu quang; Độ nhạy đầu thu đo xa laser; Độ nhạy đầu thu xung 
quang cực ngắn; Độ nhạy đầu thu thông tin quang; Đo xa laser. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Độ nhạy được đánh giá thông qua mức tín hiệu nhỏ nhất mà đầu thu có thể thu nhận 
được với tỷ số lỗi bit BER (Bit-Error Ratio) được xác định theo một tiêu chuẩn nhất định. 
Tỷ số lỗi BER này được các tổ chức tiêu chuẩn xác định để đảm bảo độ chính xác về mặt 
thông tin trong lĩnh vực mà nó được ứng dụng. Tổ chức mạng đồng bộ tín hiệu quang học 
SONET chỉ định rằng, BER phải nhỏ hơn 10-10, còn tổ chức Fiber Channel quy định BER 
từ 10-12 [1]. Hay nói cách khác, BER chính là cơ sở để xác định độ nhạy đầu thu quang. 
Trong thiết kế hệ thống thu phát tín hiệu quang, người ta sử dụng độ nhạy đầu thu để xác 
định mức tối đa khoảng cách hoặc giới hạn liên kết của hệ thống, như hệ đo xa laser hay 
thông tin quang [2]. 
Trong các hệ thống sử dụng tín hiệu quang học có độ rộng xung cực ngắn ở tần số lớn 
như các thiết bị đo xa laser và thông tin quang, độ nhạy là một trong những tham số đầu 
tiên cần xác định để thiết kế hệ thống, nó quyết định đến khả năng hoạt động của hệ thống. 
Thông thường, những hệ thống này sẽ được người thiết kế dựa trên độ nhạy của 
Photodiode chỉ ra trong tài liệu được cung cấp bởi nhà sản xuất [3]. Tuy nhiên, trong ứng 
dụng thực tế không nhiều trường hợp sử dụng trực tiếp những Photodioe mà sau 
Photodiode sẽ là những tầng khuếch đại xử lý tín hiệu để thu được những mức tín hiệu rất 
nhỏ và tăng phạm vi đo được của hệ thống [2]. Độ nhạy khi đó chủ yếu sẽ bị ảnh hưởng 
bởi một số yếu tố như, đáp ứng phổ, dòng tối, điện dung ký sinh của Phototdiode, đóng 
góp của các nguồn nhiễu. Sau đó là ảnh hưởng của những tham số của các bộ khuếch đại 
như trở kháng, băng thông, nhiễu dòng đầu vào, hệ số khuếch đại, các điện dung ký sinh,... 
Nói chung, độ nhạy đầu thu quang chủ yếu chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố của Photodiode 
thu và tầng khuếch đại trở kháng TIA (TransImpendance Amplifier). Việc tính toán độ 
nhạy của một đầu thu quang học cần phải tính đến hầu hết các tham số này và một số giả 
định để giúp việc tính toán thu được kết quả sát với thực tế. Do đó, trong nội dung bài báo 
này, nhóm tác giả trình bày một phương pháp tính toán độ nhạy bao gồm các tầng khuếch 
đại phía sau một Photodiode thu. Kết quả thu được này sẽ là cơ sở để thực hiện những tính 
toán thiết kế cho hệ thống quang học của cả thiết bị. 
2. NỘI DUNG 
2.1. Tham số ảnh hưởng đến độ nhạy đầu thu quang 
Độ nhạy có thể được biểu thị bằng công suất trung bình PAVG[dBm] hoặc dưới dạng 
biên độ được điều chế OMA (Optical Modulation Amplitude) [Wpp] [4]. Như vậy, độ 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 69, 10 - 2020 175 
nhạy sẽ là OMA hoặc PAVG nhỏ nhất mà tại đó tỉ lệ bít thông tin lỗi BER lớn nhất không bị 
vi phạm. Hay nói cách khác, độ nhạy sẽ là mức tín hiệu quang nhỏ nhất mà đầu thu quang 
học thu được với một tỷ lệ lỗi cho phép. Việc tính toán độ nhạy đầu thu theo hai đại lượng 
này đều có những ưu điểm riêng. Để xác định độ nhạy theo OMA đòi hỏi phải có thiết bị 
đo công suất từ đỉnh đến đỉnh của hai mức tín hiệu của laser ở tốc độ dữ liệu cao, thiết bị 
này thường rất đắt [5]. Sử dụng phương pháp công suất quang trung bình PAVG có thể đo 
được dễ dàng và đáng tin cậy với những thiết bị đo công suất quang tương đối rẻ, do đó, 
nhóm tác giả sử dụng PAVG để tính toán độ nhạy. 
Để tính toán được độ nhạy đầu thu cần thiết kế, ta phải tính toán được các đại lượng 
PAVG (hoặc OMA) từ những phần tử cơ bản của đầu thu như Photodiode và các bộ khuếch 
đại mà chúng ta lựa chọn thiết kế. 
Hình 1 là sơ đồ khối điển hình của một đầu thu quang [2, 6]. Những yếu tố ảnh hưởng 
mạnh nhất đến độ nhạy của đầu thu sẽ chủ yếu bao gồm các nguồn nhiễu tác động đến quá 
trình chuyển đổi quang-điện, cụ thể là những phần tử Photo-Detector và bộ khuếch đại trở 
kháng (TIA – TransImpendance Amplifier). 
Hình 1. Sơ đồ khối một đầu thu xung quang điển hình [2]. 
Trong đó, phần đầu tiên trong sơ đồ khối Photo-Detector là phần tử có những tham số 
được cung cấp bởi nhà sản xuất, người th ... g cấp như một sản phẩm hoàn thiện. Đây là tầng 
khuếch đại gây nhiễu chủ yếu đối với đầu thu quang và quyết định nhất đến độ nhạy đầu 
thu [2]. Chúng ta cần tính toán lựa chọn những phần tử này dựa trên những tham số về khả 
năng tác động của nhiễu như: in nhiễu dòng đầu vào của bộ khuếch đại, điện dung của 
APD, băng thông của bộ khuếch đại TIA. Tuy nhiên, những tham số này lại có tác động 
qua lại và tỷ lệ với nhau. Nhiễu in là nhiễu vốn có của bộ khuếch đại TIA, nó tỷ lệ thuận 
với giá trị của điện dung photodiode và băng thông của TIA [2]. Trong trường hợp này, ta 
Vật lý 
H. A. Đức, V. Q. Thủy, T. T. Kiên, “Tính toán lựa chọn  hệ thống thông tin quang.” 176 
cũng không xét đến ảnh hưởng của băng thông bộ khuếch đại TIA, vì trong mỗi ứng dụng 
sẽ có yêu cầu về băng thông cụ thể khác nhau. 
Khối tiếp theo trong hình 1 là bộ khuếch đại giới hạn, bộ khuếch đại này có hai nhiệm 
vụ chính là tiếp tục làm tăng độ lớn của tín hiệu và tạo dạng xung của tín hiệu ra sao cho 
tín hiệu có độ rộng và sườn lên, sườn xuống của tín hiệu phù hợp với bộ phục hồi tín hiệu. 
Hay nói cách là bộ khuếch đại giới hạn là bộ khuếch đại đệm cho bộ tạo tín hiệu ra. Ngoài 
ra, bộ khuếch đại giới hạn cũng có nhiệm vụ làm giảm tác động của nhiễu đã được khuếch 
đại trong bộ TIA đến tín hiệu ra [2]. Ta có thể thấy, bộ khuếch đại giới hạn là yếu tố thuần 
túy kỹ thuật điện tử. Tuy nhiên, yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy đầu thu ở đây chính là mức 
tín hiệu vào thấp nhất của bộ khuếch đại này. Mặc dù nó có thể làm tăng hệ số khuếch đại 
của đầu thu nhưng nó lại làm giảm độ nhạy của cả đầu thu. Vì bộ khuếch đại TIA phải 
khuếch đại tín hiệu ban đầu đến một ngưỡng lớn hơn ngưỡng điện áp vào của bộ khuếch 
đại giới hạn để chúng có thể tiếp tục chức năng của mình. Do đó, việc lựa chọn những bộ 
khuếch đại nhạy cần phải chọn những bộ khuếch đại có thể đạt được ngưỡng tín hiệu vào 
càng nhỏ càng tốt. 
Như vậy, để thiết kế một đầu thu chúng ta cần lựa chọn những phần tử cơ bản theo sơ 
đồ khối ở hình 1. Từ đó, chúng ta tính toán độ nhạy đầu thu từ những tham số của các 
phần tử đã được lựa chọn để thu được độ nhạy. Cũng từ cơ sở đó, ta có thể thực hiện điều 
chỉnh và lựa chọn lại những phân tử này rồi tính toán lại sao cho đáp ứng được độ nhạy 
cần thiết. 
2.2. Tính toán hiệu chỉnh chính xác tham số 
Quá trình tính toán độ nhạy đầu thu xung quang được xuất phát từ tỷ lệ bit lỗi BER mà 
đầu thu quang học cần phải đáp ứng được [2]. Từ đó, xác định tỷ số tín trên tạp SNRvà 
như đã đề cập ở trên, chúng ta sẽ tính toán đại lượng OMA nhỏ nhất từ những tham số của 
các phần tử cơ bản để thiết kế đầu thu. Theo tài liệu kỹ thuật của các nhà sản suất, ta sẽ có 
trung bình bình phương RMS (Root Mean Square) của nhiễu in đầu vào của bộ khuếch đại 
TIA và đáp ứng phổ (ρ) photodiode. Từ biểu thức biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhạy đầu 
thu và các tham số [2] ta tính toán đại lượng OMA nhỏ nhất: 
𝑂𝑀𝐴𝑀𝐼𝑁 =
𝑖𝑛𝑆𝑁𝑅
𝜌
 (1) 
Trong đó: OAMMIN là biên độ điều chế tín hiệu quang ở mức nhỏ nhất ứng với BER; 
là đáp ứng phổ của Photodiode thu. Tham số SNR xác định theo giá trị BER [2, 7] được 
xác định ban đầu. Sau khi tính toán được độ lớn biên độ điều chế theo tỷ số bit lỗi, ta có 
thể tính được giá trị gần đúng của độ nhạy theo biểu thức sau [8]: 
𝑃𝐴𝑉𝐺 =
𝑂𝑀𝐴 𝑟𝑒 + 1 
2 𝑟𝑒 − 1 
 𝑊 (2) 
Trong đó: re là tỷ số công suất của hai mức logic re = P1/P0; P1 là công suất mức logic 1; 
P0 là công suất mức logic 0. 
Trong trường hợp này, ta giả định rằng, nhiễu là nhiễu dạng Gaussian và tiếp tục giả 
định rằng, tầng khuếch đại giới hạn phía sau bộ khuếch đại TIA có quyết định ngưỡng 
bằng không. Do đó, phân bố lỗi của logic 1 và mức logic 0 của luồng dữ liệu NRZ 
(Nonereturn-to-zero) có thể ước tính được. 
Trong hình 2, biểu diễn phân bố chuẩn của nhiễu theo hai mức logic và phân bố xác 
suất các bit lỗi theo hàm tích lũyxác suất. Từ đó cho thấy được, vùng mà tại đó tỷ lệ xuất 
hiện của các bit bị lỗi phải bằng với chỉ số BER được đặt ra ban đầu. Hình phía bên phải 
cho thấy, vùng chồng lấn là tập bit lỗi khi giá trị BER 10-12. Mỗi mức logic-một và 
logic-0 có độ lệch chuẩn 7σ từ lý thuyết điểm quyết định theo ở mức trung bình [2]. Với 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 69, 10 - 2020 177 
một giá trị BER được lựa chọn ban đầu, ta có thể tra cứu theo [7] giá trị SNR tương ứng. 
Từ đó, ta có thể thay vào biểu thức (2) để tính được giá trị độ lớn điều chế tín hiệu quang 
OMA tối thiểu. 
Hình 2. Phân bố chuẩn của nhiễu tại hai mức logic và phân bố tập bit lỗi theo hàm tích 
lũy xác suất với BER 10-12tại điện áp ngưỡng quyết định mức logic Vth 0V [2]. 
Trong trường hợp này, ta đang thấy rằng, tại điện áp 0V đang xác định cả hai mức logic 
0 và mức logic 1. Điều này có nghĩa là khoảng cách dọc của hai mức tín hiệu (mắt dọc) 
được đóng hoàn toàn tại tỷ lệ bit lỗi được xác định ban đầu BER được xác định ban đầu. 
Tuy nhiên, điều kiện này không thể xảy ra và ngưỡng quyết định mức logic của bộ khuếch 
đại giới hạn không thể phân biệt được hai mức logic. Do đó, mức logic 1 và mức logic 0 
không được phép cùng xác định tại một điện áp và ngưỡng quyết định phải lớn hơn 
ngưỡng điện áp vào của bộ khuếch đại giới bạn, do đó, những phân tích tính toán trên cần 
được hiệu chỉnh theo hình 3. 
Bộ khuếch đại giới hạn luôn có một dải hoạt động đầu vào mà tín hiệu từ đỉnh đến đỉnh 
tại đầu vào của nó được khuếch đại từ một ngưỡng nào đó, tùy từng bộ khuếch đại mà ta 
lưa chọn, để duy trì biên độ độ dốc của các sườn tín hiệu ra luôn ổn định. Dải hoạt động 
này có mức tín hiệu tối thiểu nhỏ hơn đầu ra bộ khuếch đại TIA. Đây là độ nhạy của bộ 
khuếch đại giới hạn. Để duy trì BER mong muốn, tập các bit lỗi không được vượt qua 
vùng độ nhạy của bộ khuếch đại giới hạn. Nói cách khác, mắt đặc trưng của bộ khuếch đại 
giới hạn phải mở ít nhất một lượng bằng độ nhạy của bộ khuếch đại này. 
Hình 3 minh họa tác động của việc có quyết định lớn hơn 0. Ta thấy rằng, khi ngưỡng 
quyết định mức logic tăng lên nghĩa là tín hiệu vào sẽ phải tăng thêm một lượng, tương 
đương với công suất tín hiệu được điều chế phải được điều chỉnh tăm lên một lượng nhất 
định tùy thuộc vào tham số của bộ khuếch đại ngưỡng và bộ khuếch đại TIA, cụ thể ở đây 
là hai tham số Vth và ZTIA.Tính thêm yếu tố này, biểu thức (1) trở thành biểu thức sau: 
𝑂𝑀𝐴𝑀𝐼𝑁 =
𝑖𝑛𝑆𝑁𝑅 + 
𝑉𝑇𝐻
𝑍𝑇𝐼𝐴
𝜌
 (3) 
Vật lý 
H. A. Đức, V. Q. Thủy, T. T. Kiên, “Tính toán lựa chọn  hệ thống thông tin quang.” 178 
Trong đó: VTH là độ nhạy của bộ khuếch đại giới hạn; ZTIA là độ lợi khuếch đại trở 
kháng của TIA. 
Hình 3. Phân bố chuẩn của nhiễu tại hai mức logic và phân bố tập bit lỗi theo hàm tích 
lũy xác suất với BER 10-12. Khi ngưỡng quyết định Vth bằng điện áp vào nhỏ nhất của bộ 
khuếch đại giới hạn (độ nhạy của bộ khuếch đại giới hạn) [2]. 
Từ biểu thức (3), chúng ta có thể thấy, để tăng độ nhạy của một hệ đầu thu cần phải 
giảm OMAMIN. Đại lượng này tỉ lệ thuận với nhiễu in của TIA (hình 4) và VTH của bộ 
khuếch đại giới hạn, đồng thời tỉ lệ nghịch với ZTIAvà của TIA. 
Hình 4. Sự phụ thuộc độ nhạy theo in của bộ khuếch đại TIA. 
Như vậy, trong quá trình thiết kế hệ thu, cần lựa chọn các kinh kiện sao có In và VTH 
càng nhỏ và ZTIA và càng lớn càng tốt. Tuy nhiên, với công nghệ hiện nay, việc lựa chọn 
này phụ thuộc vào khả năng chế tạo các linh kiện sẵn có mà không thể can thiệp trực tiếp 
vào chúng. Do đó, cần tích hợp các linh kiện thành hệ thống sao cho có độ nhạy lớn nhất, 
tức là OMAMIN (hay Pavg) và S nhỏ nhất. 
Từ những phân tích trên, ta xem xét tính toán một số trường hợp cụ thể với hai loại 
APD chính hiện nay và một số bộ khuếch đại được nhóm tác giả lựa chọn. Theo giá trị 
BER = 10
-12
 được yêu cầu ban đầu ta có thể xác định giá SNR theo bảng trong [7] như đã 
đề cập ở trên, ta có SNR = 14,1. Từ những thông số được cung cấp trong tài liệu của nhà 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 69, 10 - 2020 179 
sản xuất và áp dụng các công thức (2), (3) chúng ta tính được giá trị OMA và PAVG tối 
thiểu. Áp dụng công thức (4) dưới đây để tính độ nhạy theo decibel. 
S = 10log(PAVG * 1000) [dBm] (4) 
trong đó, S là độ nhạy tính theo dBm. 
Ở đây, chúng xem xét tính toán độ nhạy với hai loại photodiode là Si APD và InGaAs 
APD, hiện nay hai loại APD này được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau nhưng 
cơ bản chúng đều có đáp ứng phổ khoảng 0,4A/W với Si APD và 0,9 với InGaAs APD khi 
hệ hố nhân thác lũ M=1. Kết quả tính toán với hai loại APD cho thấy, đầu thu đạt được độ 
nhạy rất cao. Bộ khuếch đại giới hạn ngày nay cũng rất nhiều loại có thể được lựa chọn 
phù hợp và chúng có độ nhạy đầu khoảng 5mV, đây cũng là mức nhạy rất tốt cho phép 
giảm thiểu sự ảnh hưởng của thành phần hiệu chỉnh đến độ nhạy của cả đầu thu. 
Bảng 1. Kết quả tính toán độ nhạy với một số bộ khuếch đại được lựa chọn. 
APD TIA KDGH OMA (nW) Pavg (nW) S (dBm) 
Si APD 
S8664-02K 
ρ = 42A/W 
Tại 
λ = 600nm 
M = 100 
SNR=14,1 
(re=8) 
MAX3744 
in = 330nA 
ZTIA = 4,5KΩ 
MAX3748 
Vth = 5mV 234 156 -38,1 
MAX3793 
in = 195nA 
ZTIA = 3,5KΩ 
MAX3861 
Vth = 6mV 137 88 -40,5 
MAX3266 
in = 200nA 
ZTIA = 2,8KΩ 
THS4520 
Vth = 5mV 109 70 -41,5 
MAX3267 
in = 500nA 
Z = 1,9KΩ 
TLV3501 
Vth = 6mV 106 68 -41,6 
MAX3658 
in = 45nA 
Z = 18,3KΩ 
THS4541 
Vth = 4mV 20 13 -48 
InGaAs APD 
G8931-10 
ρ= 90A/W 
Tại 
λ = 1550nm 
M = 100 
SNR=14,1 
(re=8) 
MAX3744 
in = 330nA 
Z = 4,5KΩ 
MAX3748 
Vth = 5mV 
113 72 -41,3 
MAX3793 
in = 195nA 
Z = 3,5KΩ 
MAX3861 
Vth = 6mV 
64 41 -43,9 
MAX3266 
in = 200nA 
Z = 2,8KΩ 
THS4520 
Vth = 5mV 
51 32 -44,8 
MAX3267 
in = 500nA 
Z = 1,9KΩ 
TLV3501 
Vth = 6mV 
49 31 -45,0 
MAX3658 
in = 45nA 
Z = 18,3KΩ 
THS4541 
Vth = 4mV 
9 6 -52,2 
Từ bảng kết quả tính toán trên ta có thể thấy, các tham số bộ khuếch đại TIA ảnh 
hưởng nhiều độ nhạy của đầu thu. Các bộ khuếch đại TIA cần được lựa chọn sao cho có 
được in càng nhỏ càng tốt và ZTIA càng cao càng tốt. Dưới đây là một số bộ khuếch đại TIA 
Vật lý 
H. A. Đức, V. Q. Thủy, T. T. Kiên, “Tính toán lựa chọn  hệ thống thông tin quang.” 180 
mà nhóm tác giả lựa chọn tính toán để xem xét sự thay đổi của độ nhạy đầu thu. 
Hình 5. Sự phụ thuộc độ nhạy theo in của bộ khuếch đại TIA. 
Từ kết quả và những phân tích trên, chúng ta có thể lựa chọn và tính toán tương đối 
chính xác độ nhạy của đầu thu quang học. Trên đây là một số bộ khuếch đại có những 
tham số rất tốt hiện nay, những bộ khuếch đại này cho phép thiết kế những đầu thu quang 
học có độ nhạy rất cao. Từ bảng kết quả trên có thể thấy, hai trường hợp có độ nhạy rất 
cao của Si APD và InGaAs APD. Trường hợp thứ nhất Si APD với bộ khuếch đại TIA 
MAX3658, bộ khuếch đại giới hạn THS4541 đạt độ nhạy -48dBm đã được nhóm tác giả 
ứng dụng để thiết kế đầu thu cho thiết bị đo xa laser bán dẫn. Trường hợp thứ hai InGaAs 
APD với bộ khuếch đại TIA MAX3658, bộ khuếch đại giới hạn THS4541với độ nhạy 
được tính toán là -52dBm, kết quả này tương đương với độ nhạy đầu thu FPU-21 của hãng 
Polyus Nga, đây là đầu thu đang được sử dụng nhiều trong thiết bị đo xa laser. 
Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, cho phép chúng ta có một số lượng lớn các 
linh kiện phù hợp như các APD photodioe, bộ khuếch đại TIA và các bộ khuếch đại giới 
hạn để chúng ta có thể tối ưu và lựa chọn các tham số in, ρ, ZTIA, VTH. Tuy nhiên, trong yêu 
cầu thiết kế đối với hệ thống người thiết kế cần xác định được tỉ lệ bít lỗi BER cho phép 
đối với hệ thống, tiếp theo đó xác định giới hạn và thỏa hiệp với yêu cầu về hệ quang của 
thiết bị. Nếu thiết bị cho phép đường kính thông quang thu có kích thước lớn thì yêu cầu 
đối với độ nhạy có thể được giảm đi và ngược lại chúng ta sẽ cần một đầu thu có độ nhạy 
rất cao. Khi đó, việc lựa chọn những thành phần để thiết kế đầu thu sẽ rất được chú trọng 
để đạt được độ nhạy cần thiết. Người thiết kế cần xác định bài toán thỏa hiệp giữa hệ 
quang và độ nhạy đầu thu trong từng ứng dụng cụ thể để thiết bị đáp ứng được phạm vi 
hoạt động. 
3. KẾT LUẬN 
Từ việc phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy của đầu thu và một số giả định 
gần đúng chúng ta thực hiện hiệu chỉnh tham số khi tính toán độ nhạy một đầu thu xung 
quang một cách chính xác hơn và gần với thực tế hơn. Vì trong việc tính toán này đã tính 
đến độ nhạy của hầu hết các thành phần của đầu thu, đặc biệt là tính đến độ nhạy của các 
bộ khuếch đại giới hạn phía sau bộ TIA, điều này sẽ cho phép ta tính toán được độ nhạy 
đầu thu một cách đầy đủ hơn. Kết quả sẽ là cơ sở để tiếp tục tính toán thiết kế cho một hệ 
quang thu, phát sao cho có thể đạt được mức tín hiệu cần thiết, đặc biệt như với hệ thống 
đo xa laser và hệ thống thông tin quang. 
Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn sự tài trợ về kinh phí của đề tài nghiên cứu khoa học công 
nghệ cấp Viện KH&CN QS “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị đo xa laser tần số lặp 5Hz sử 
dụng đầu phát laser rắn YAG:Nd biến điệu chủ động”, giúp đỡ về ý tưởng khoa học của TS. 
Nguyễn Văn Thương. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. David Robert Stauffer, “High Speed Serdes Devices and Applications”, 2009. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 69, 10 - 2020 181 
[2]. Paul Muller, “CMOS Multichannel Single-Chip Receivers for Multi-Gigabit”, Optical 
Data communications, 2007. 
[3]. Excelitas Technologies, “Avalanche Photodiodes: A User's Guide”, 2011. 
[4]. Dennis Derickson, Marcus Müller, “Digital Communications Test and Measurement: 
High-Speed Physical Layer”, 2008. 
[5]. Colin E. Webb, Julian D. C. Jones, “Handbook of Laser Technology and 
Applications”, 2003. 
[6]. https://www.highfrequencyelectronics.com/Jun11/HFE0611_DesNotes.pdf 
[7]. Maxim Integrated, “Application note 462: HFAN-04.0.2: Converting between RMS 
and Peak-to-Peak Jitter at a Specified BER”, Rev.2, 04-2008. 
[8]. https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN2710.pdf. 
ABSTRACT 
A METHOD TO ESTIMATE THE OPTICAL RECEIVER SENSITIVITY 
In this article, a solution to estimate the optical receiver sensitivity was presented. 
In the laser rangefinder systems and optical communication system, the sensitivity is 
used as a base to determine the maximum distance or link margin available in their 
system. The sensitivity is the minimum value of the input signal so that the bit-error 
ratio (BER) exceeds a certain specified number. The calculation of optical receiver 
sensitivity will be the base to design an optical system suitable to extremely short 
pulses and high frequencies which is used for laser rangefinder or optical 
communication. 
Keywords: Laser range finder; Optical communication systems; Ultrashort optical pulse; Optical receiver sensitivity. 
Nhận bài ngày 11 tháng 6 năm 2020 
Hoàn thiện ngày 24 tháng 7 năm 2020 
Chấp nhận đăng ngày 15 tháng 10 năm 2020 
Địa chỉ: Viện Vật lý kỹ thuật/Viện KH-CN quân sự. 
*
Email: ducgle@gmail.com.