[發明專利]一種差分光電探測裝置及光電測試系統

有效

• 申請號: 201711404447.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108225556B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 陳林;李瑫;劉帥;曹華翔;袁昭嵐
• 申請（專利權）人: 湖南紅太陽新能源科技有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;胡君

本發明公開一種差分光電探測裝置及光電測試系統，該裝置包括相互連接的差分模塊、放大模塊，差分模塊接入兩路光信號進行差分運算，輸出光電流信號，放大模塊接入差分模塊輸出的光電流信號，轉換為電壓信號并進行放大后輸出，還包括設置在放大模塊輸出端的輸出濾波模塊，輸出濾波模塊將放大模塊輸出信號中的高頻噪聲信號濾除，或將放大模塊輸出信號中高頻噪聲信號以及諧振信號濾除，輸出最終的探測信號；該系統包括聲光產生裝置、上述差分光電探測裝置以及解調模塊。本發明具有結構簡單、成本低、兼具高帶寬、低噪聲、無諧振以及穩定性高等優點。

技術領域

本發明涉及光電探測技術領域，尤其涉及一種差分光電探測裝置及光電測試系統。

背景技術

在激光測試等技術中經常需要對激光進行調制，如法拉旋光角的測試、Bell-Bloom光磁共振測試等，測試過程中為得到測試所需的光電流信號，需要對同束激光進行差分處理以實現光電探測。目前光電探測器通常是先對同束激光進行差分，再由放大電路轉換為電壓信號并進行放大，其中放大電路中反饋電阻值設置為較小值，則整個光電探測器的帶寬較小。而在測試過程中通常對調制的頻率要求較高，比如光磁共振實驗，如果激光的調制頻率達不到磁場對應的共振頻率，則實驗現象就無法產生，又如Bell-Bloom光磁共振實驗，在地磁約50000nT的情況下，銫原子對應的共振頻率約為175K，而為了滿足較高的頻率需求，則要求光電探測需要具備較高的帶寬，上述低帶寬的光電探測器無法滿足高頻調制激光測試等的高帶寬需求。

為了提高上述光電探測器的帶寬，目前有效的解決方法就是通過設置反饋電阻使得其中的放大電路具備較高的帶寬，即為放電電路配置較大的反饋電阻，但是當反饋電阻值比較大時，又會產生以下問題：

1)系統輸出信號不穩定，會產生諧振信號而影響有效信號的輸出；

2)由于反饋電阻值較大，提高放大器放大倍數的同時也會放大噪聲信號，極大的影響了系統輸出信號的質量。

中國專利申請201210387443.1公開一種高共模抑制比的光電差分探測器，包括兩個光電二極管、差分微調電路以及跨阻放大電路，通過調節差分微調電路使得兩個光電二極管D21和D22的光電流響應速度高度相近或者相等，以提高兩個光電探測器差分情況下的一致性，從而提高共模抑制比。但是該光電差分探測器直接使用跨阻放大電路，且在放大器前端設置電阻，因而使用時跨阻阻值必須設置為較小值，僅能用于低頻率信號的應用中，且對于高頻信號，放大器前端的電阻和光電二極管組合會產生振蕩，影響系統信號的穩定性，即無法適用于高頻激光信號的應用中，整個探測器的帶寬非常窄。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單、成本低、兼具高帶寬、低噪聲以及穩定性高的差分光電探測裝置及光電測試系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種差分光電探測裝置，包括相互連接的差分模塊、放大模塊，所述差分模塊接入兩路光信號進行差分運算，輸出光電流信號，所述放大模塊接入所述差分模塊輸出的光電流信號，轉換為電壓信號并進行放大后輸出，其特征在于：還包括設置在所述放大模塊輸出端的輸出濾波模塊，所述輸出濾波模塊將所述放大模塊輸出信號中的高頻噪聲信號濾除，或將所述放大模塊輸出信號中高頻噪聲信號以及諧振信號濾除，輸出最終的探測信號。

作為本發明裝置的進一步改進，所述輸出濾波模塊包括低通濾波電路。

作為本發明裝置的進一步改進，所述低通濾波電路為可調輸出低通濾波電路，通過調節所述可調輸出低通濾波電路的輸出，以控制濾除所需的諧振信號、高頻噪聲信號。

作為本發明裝置的進一步改進，所述輸出濾波模塊具體為可調輸出濾波電路，通過調節所述可調輸出濾波電路的輸出，以控制濾除所需的諧振信號、高頻噪聲信號。