[發明專利]針對多芯光纖分光耦合的光電探測器陣列及系統

有效

• 申請號: 202010821023.4
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111982166B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 鄧仕杰;李翔;張文濤;苑立波
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01D5/353;G02B6/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種針對多芯光纖分光耦合的光電探測器陣列及系統，其特征是：多芯光纖1、偏置電壓電路2、光電二極管陣列3、開關陣列4、控制電路5、跨阻放大器陣列6、信號處理模塊7、耦合器8、探測器套管9和光電二極管陣列封裝10組成；所述系統中光電二極管陣列3封裝在光電二極管陣列封裝10中，光電二極管陣列封裝10嵌入探測器套管9，探測器套管9置于耦合器8內通過螺紋連接；將多芯光纖1與耦合器8連接，確保多芯光纖1對準光電二極管陣列3，同時通過旋轉探測器套管9調整光電二極管陣列3與多芯光纖1輸出端面間的距離；偏置電壓電路2為光電二極管陣列3提供用于工作的直流電壓，光電二極管陣列3中所有光電二極管連接開關陣列4中與之對應的開關單元；多芯光纖1的纖芯輸出光投射到光電二極管陣列3上，控制電路5控制開關陣列4中所有開關單元的輸出狀態，保證處于同一投影區內的所有光電二極管的輸出連接跨阻放大器陣列6中相對應的跨阻放大器，控制電路5用于控制開關陣列4中每個開關單元輸出狀態，實現光電二極管選擇性的連接跨阻放大器；多芯光纖1中纖芯發射出的光束投射到光電二極管陣列3的表面，每個纖芯在光電二極管陣列3的表面對應一個投射區域，控制電路5控制同一投射區域內所有光電二極管連接開關單元的輸出狀態，將同一投射區域內所有光電二極管的輸出連接到同一個跨阻放大器；對于光電二極管陣列3無入射光區域內的光電二極管，控制電路5將這些光電二極管連接的開關單元的輸出置于斷開的狀態；通過控制電路5對開關陣列4輸出的控制，實現光電二極管陣列3方便靈活地適用不同的纖芯排列、纖芯間距、纖芯直徑和纖芯數量的多芯光纖1；跨阻放大器將光電二極管輸出的光電流轉換為電壓信號，最后信號處理模塊7對跨阻放大器陣列6輸出的電壓信號進行處理和分析。

2.根據權利要求1所述的一種針對多芯光纖分光耦合的光電探測器陣列及系統，其特征是：多芯光纖1的纖芯數量和纖芯直徑不受限制，纖芯排布和纖芯間距不受限制；多芯光纖輸出端固定在光纖接頭內，多芯光纖1的光纖接頭與耦合器8的光纖連接器連接；確保多芯光纖1的輸出端面與光電二極管陣列3平行放置，通過在兩者之間設置合適的距離來實現最佳分光耦合；多芯光纖1中所有纖芯輸出的光束投射到光電二極管陣列3的表面，確保每個光束都投射在光電二極管陣列3的表面，同時每個光束之間不相互重合。

3.根據權利要求1所述的一種針對多芯光纖分光耦合的光電探測器陣列及系統，其特征是：偏置電壓電路2可以是直流-直流或者交流-直流電壓源，其作用是為光電二極管陣列3提供運行所需的直流電壓，其直流電壓輸出通道的數量與光電二極管陣列3中的光電二極管的數量一致。

4.根據權利要求1所述的一種針對多芯光纖分光耦合的光電探測器陣列及系統，其特征是：光電二極管陣列3為基于標準集成電路制造的n×n(n≥5)陣列芯片，片中的光電二極管的結構可以是PN型光電二極管、PIN型光電二極管和雪崩型光電二極管中的任何一種；光電二極管陣列3封裝在光電二極管陣列封裝10中，防止外界環境中不利因素(如環境光污染和灰塵等)對光電二極管陣列3造成影響。

5.根據權利要求1所述的一種針對多芯光纖分光耦合的光電探測器陣列及系統，其特征是：開關陣列4與光電二極管陣列3集成于同一芯片上，開關陣列4中的開關單元的數量等于光電二極管陣列3中光電二極管的數量；每個開關單元的輸入端連接光電二極管陣列3中與之對應光電二極管的輸出端；開關單元采用單輸入-多輸出結構，每個開關單元的輸出端數量等于跨阻放大器陣列6中跨阻放大器數量；每個開關單元的所有輸出端按順序連接跨阻放大器陣列6中與之對應跨阻放大器的輸入端；開關陣列4中所有連接同一跨阻放大器的開關單元輸出端，以并聯的方式與跨阻放大器的輸入端相連。

6.根據權利要求1所述的一種針對多芯光纖分光耦合的光電探測器陣列及系統，其特征是：控制電路5可以是基于數字電路、微控制器和現場可編程邏輯門陣列中的任何一種；控制電路5的輸出端數量等于開關陣列4中開關單元的數量，每個輸出端連接和控制一個開關單元。