En telecomunicaciones, la magnitud del ruido generado por un dispositivo electrónico u óptico, por ejemplo un amplificador, se puede expresar mediante el denominado factor de ruido (f), que es la degradación de la relación señal/ruido provocada por el dispositivo, cuando el ruido en su entrada es el que corresponde a la temperatura estándar T0 (normalmente 290 K).
El factor de ruido (f) se define como: donde snrin y snrout son la relación señal/ruido a la entrada y salida respectivamente.
Las cantidades snr son cocientes de potencias, en unidades lineales (por ejemplo mw).
Sin embargo, como los valores de relación señal/ruido suelen expresarse en forma logarítmica, normalmente en decibelios, es habitual expresar el factor de ruido también en decibelios, llamado también figura de ruido, expresado como: donde SNRin(dB) y SNRout(dB) están en decibelios.
Estas fórmulas sólo son válidas cuando el ruido entrante es igual al ruido de referencia (nr).
El ruido de referencia es el que generaría una fuente pasiva a la temperatura física estándar T0 (normalmente 290 K).
Puede considerarse que todo el ruido generado por el dispositivo (ruido equivalente) se suma al ruido entrante, entonces: donde nin, nout, son las potencias de ruido a la entrada y salida, sin, sout, son las potencias de señal a la entrada y salida, y g, ne, son la ganancia (o la inversa de las pérdidas) y la potencia de ruido equivalente del dispositivo, respectivamente.
), se obtiene que: Un atenuador tiene un factor de ruido f igual a sus pérdidas l cuando su temperatura física es T0.
En general, si el atenuador se encuentra a una temperatura física T, su potencia de ruido equivalente es
es el factor de ruido del k-ésimo componente y
que genera una fuente pasiva monomodo, en una única polarización, a la temperatura física T y a la frecuencia
es la energía del fotón, k es la constante de Boltzmann y B es un ancho de banda lo suficiente pequeño para que la densidad espectral de potencia pueda considerarse constante.
, es la potencia térmica radiada en un solo modo según la ley de Planck, y el segundo,
Aunque el ruido cuántico, o fluctuación en el punto cero no es medible directamente debe ser considerado para cumplir con el principio de incertidumbre de Heisenberg.
Para bajas frecuencias o altas temperaturas (
Para altas frecuencias o bajas temperaturas (
El ruido de referencia puede escribirse entonces como:
, entonces: donde pASE es la potencia de emisión espontánea amplificada, en un modo y una única polarización, expresada en unidades lineales.
El ruido equivalente (ne) mínimo teórico de cualquier amplificador de alta ganancia tiende a
Esto explica por qué el factor de ruido mínimo teórico de un amplificador óptico clásico de alta ganancia no puede ser menor que 2 (3 dB), mientras que en el caso eléctrico el límite inferior es 1 (0 dB).