Cũng như PIN, APD có các đặc trưng của một Photodiode, tuy nhiên v. APD có khả năng khuếch đại so với PIN nên các tham số đặc trưng của nó có thêm hệ số nhân M.
Độ nhạy của APD được xác định theo công thức sau :
RAPD = R.M = (3.14) Trong đó R là độ nhạy của PIN.
Như vậy độ nhạy của APD cũng phụ thuộc vào bước sóng như PIN đồng thời cũng phụ thuộc vào hệ số khuếch đại. Thực chất cơ chế khuếch đại là một quá tr.nh thống kê, nó phụ thuộc vào hệ số iôn hóa của các nguyên tử khác nhau.
Theo như công thức 3.8, thì thấy rằng M rất nhạy cảm với các hệ số αe , và αh.
Xét đối với các trường hợp khác nhau sau :
+ Khi αh = 0 (quá trình nhân hạt tải chủ yếu chỉ do điện tử) thì kA = 0. Lúc đó : M = exp (αe.d)
+ Khi αe = αh tương tự ta có : kA = 1.Lúc đó ta có :
M ≈ lim ≈ (3.15)
Các vật liệu khác nhau thì hệ số iôn hóa điện tử và lỗ trống khác nhau. Khi αe.d→1 thì M→ ∞, nên APD thường chọn αe » αh hoặc αh » αe. để quá trình nhân hạt tải chỉbới một loại hạt.
M còn là hàm Vd(V) phụ thuộc vào nhiệt độ. Như mô tả trong hình 3.12 thì M tăng khi Vd tăng và đặc tuyến này tùy thuộc vào các nhiệt độ khác nhau.
3.4. Bộ khuếch đại
Như đã đề cập trong phần trước, khoảng cách truyền dẫn của bất kỳ hệ thống thông tin quang sợi nào cũng bị hạn chế bởi các suy hao hay tán sắc. Trong các hệ thống thông tin quang đường dài các mất mát quang này được khắc phục bằng các trạm lặp, trong đó tín hiệu quang suy giảm được biến đổi thành tín hiệu điện và được đưa vào bộ phát lại để phục hồi tín hiệu quang rồi tiếp tục truyền đi. Tuy nhiên khi sử dụng các hệ thống thông tin quang ghép theo bước sóng WDM thì các thiết bị lặp này lại gây ra khó khăn, vì đòi hỏi kỹ thuật và vật liệu phức tạp, tốn kém hơn.
Từ năm 1980, vấn đề khuếch đại quang trực tiếp bằng các linh kiện quang đã được nghiên cứu và trong những năm 1990 các hệ thống đường trục thông tin quang đã sử dụng các bộ khuếch đại quang trực tiếp một cách rộng rãi. Trong năm 1996, các bộ khuếch đại quang đã được sử dụng trong các tuyến cáp biển xuyên đại dương. Đến nay có nhiều bộ khuếch đại quang đã được nghiên cứu và ứng dụng như : khuếch đại quang Laser bán dẫn, các bộ khuếch đại quang pha tạp đất hiếm, các bộ khuếch đại Raman sợi, và các bộ khuếch đại Brillouin sợi. Trong đó, hai bộ khuếch đại được sử dụng rộng rãi nhất là : khuếch đại quang bán dẫn (SOA) và khuếch đại quang sợi pha tạp đất hiếm Er (EDFA) và lần lượt được xét trong phần này.
3.4.1. Bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA)
Các bộ khuếch đại quang bán dẫn hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên l. của Laser bán dẫn, nguyên l. khuếch đại được sử dụng trước khi xảy ra ngưỡng phát xạ Laser.