专利名称：光电探测装置的强光保护模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及了 一种用于光电探测装置的强光保护模块，其是采用光开光对光电探测系统的接收端进行强光保护，抑制噪声(包括背景噪声、干扰噪声、近距离假目标的回波、大气的散射干扰等)，并从干扰辐射中分辨有效信号。
背景技术：
光开关是新一代全光网络的关键器件，利用先进的光电集成技术，实现迅速的光信号开关，可用于实现一路光信号的光通断作用和多路光信号的通道切换。在光保护系统、光网络测试与监测系统中具有广泛应用，适用于长距离、强电磁干扰和空中、水下、地面埋设等各种环境。光开关可选波长范围宽，开关速度快，具有低插插入损耗，稳定可靠。光电探测主要就是对光信号进行接收，再将光信号转换为电信号，之后运用相关技术将信号提取出来。因为接收到的信号往往并不只包含所需的信号，还会包含一些干扰信号，这些干扰信号被称为噪声，噪声包括外部和系统自身的噪声。因此，如何将所需的信号从噪声中提取出来就显得至关重要。目前，已经发展出一些相关的技术应用于光电探测。从干扰辐射中分辨出信号的方法通常有，视场法、光谱分辨法、视频带宽法，时间分辨法等。视场法主要是用减小接收视场角的方法抑制一部分背景辐射，但接收视场角太小会使瞄准、跟踪和准直发生困难，使接收信号减弱。光谱分辨法用减小光学滤光片带宽的方法来抑制背景辐射。时间分辨主要用来抑制近距离假目标的干扰。在实际应用过程中，当接收端接收到很强的光信号时，往往由于接收端电路缺乏高压保护措施导致光接收组件被击穿损伤，从而造成光模块故障，影响了整个探测系统的正常运行。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光电探测系统接收端的强光保护模块，其是结合光谱分辨法和时间分辨法，利用光开关的优秀特性将其应用于光电探测系统的接收端的强光保护。大部分强光保护对光电探测系统后端的电路进行改进，以达到强光保护的目的，增加系统的复杂性。其是直接对到达光电探测器表面的光信号进行处理，采用光开关可同时实现对非工作波长起滤波作用，并对工作波长有分时通断，使系统更紧凑简洁，易于集成，有效对光电探测系统的接收端进行强光保护，提高光模块的可靠性和实用性。本发明涉及一种光电探测系统接收端的强光保护模块，包括:一光开关，该光开关接收光信号；一光电探测装置，该光电探测装置的输入端与光开关的输出端连接，将接收到的光信号转为电信号；一控制电路，该控制电路的输入端与光电探测装置的输出端连接，控制电路对光电探测装置发来的信号进行处理。本发明的有益效果是:1.本发明通过采用光开关实现强光保护，光开关同时实现滤波和时间分辨作用。2.利用光开关实现时间分辨作用，比起传统方法-利用后端的工作和控制电路实现，降低工作和控制电路的复杂度，具有调试方便、性能稳定的优点。3.光开关可与光电探测系统接收端集成，减小系统体积，提高系统的便携性和可靠性。4.光开关可精确选择有效光信号，适用于任意多个工作波长同时工作，提高系统的可调谐性。传统方式的光谱分辨法采用对接收端的光学镜片镀膜方法，对于单一工作波长适用，对多个工作波长的方式较受限制。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明，其中:图1是本发明的结构框图；图2MEMS光开关强光保护工作状态一，光谱分辨功能实现强光保护图3MEMS光开关强光保护工作状态二，时间分辨功能实现强光保护
具体实施例方式请参阅图1所示，本发明提供一种光电探测系统接收端的强光保护模块10，包括:—光开关I,该光开关I接收光信号；一光电探测装置2，该光电探测装置2的输入端与光开关I的输出端连接，将接收到的光信号转为电信号；一控制电路3，该控制电路3的输入端与光电探测装置2的输出端连接，控制电路对光电探测装置2发来的信号进行处理。所述的光开关I对光信号进行快速导通和关断，光信号开关I响应时间从毫秒级到飞秒级。所述的光开关I是机械式光开关外、磁光开关、M-Z型干涉式光开关、热光开关、声光开关、液晶光开关或MEMS光开关。所述的光开关I对非工作波长光信号实现滤波作用，选出需要的工作波长，由一光通道转换到另一光通道或直接关断。所述的光开光I对光电探测系统的接收端进行强光保护，抑制噪声(包括背景噪声、干扰噪声、近距离假目标的回波、大气的散射干扰等)，并从干扰辐射中分辨有效信号。所述的光开关I对非工作波长光信号实现滤波作用，选出需要的工作波长(即有效的光信号)，由一光通道转换到另一光通道或直接关断；所述的光开关I对工作波长起时间分辨作用，对工作波长进行分时通断，实现强光保护。对近距离的假目标的回波干扰进行距离选通，对近距离假目标回波的光信号切断，直至发射脉冲离开某一最小距离才开始开通。所述的光电探测装置2是光电二极管、光电三级管、光电倍增管、雪崩光电二极管、增强型光电极管、微通道板、微球板、真空雪崩光电二极管或单光子探测器。本发明利用光开关，同时实现光谱分辨法和时间分辨法，直接对到达光电探测器表面的光信号进行处理，利用光开关实现光电探测系统的接收端的强光保护。本发明采用光开光对光电探测系统的接收端进行强光保护，抑制噪声(包括背景噪声、干扰噪声、近距尚假目标的回波、大气的散射干扰等)，并从干扰福射中分辨有效信号。本发明结合光谱分辨法和时间分辨法，利用光开关实现光电探测系统的接收端的强光保护。大部分强光保护对光电探测系统后端的电路进行改进，以达到强光保护的目的，这样增加了系统的复杂性。本发明直接对到达光电探测器表面的光信号进行处理，采用光开关实现对非工作波长的滤波作用，选出需要的工作波长(即有效的光信号)，并对工作波长进行分时通断，实现强光保护。本发明提供的强光保护方法使光电探测系统更紧凑简洁，易于集成，有效对光电探测系统的接收端进行强光保护，提高光模块的可靠性和实用性。本发明适用于测距、雷达、遥感等的接收端的强光保护，并不限于以上几方面的应用。光开关的种类很多，除了传统的机械式光开关外，还有磁光开关、M-Z型干涉式光开关、热光开关、声光开关、液晶开关、MEMS开关等。本实例以微镜反射式MEMS开关为例，描述如何用光开关实现光电探测中的强光保护，光开关同时实现滤波和时间分辨作用。目标物体返回的信号光入射到光电探测系统的接收端，接收端探测到后输出电脉冲，工作控制电路对电脉冲进行放大等处理，最后在终端上显示测量的信号值。其中，放置在光电探测系统的接收端之前的光开关为接收端选择合适有效的光信号，直接对到达光电探测器表面的光信号进行处理，对非工作波长的起滤波作用，选出需要的工作波长(即有效的光信号)，并对工作波长进行分时通断，实现强光保护。实例1:本实例以二维微镜反射式4X4型MEMS光开关为例，其中λ1, λ2，λ 3为非工作波长，λ4为工作波长。图2和图3分别是本实例中光开关的两个不同工作状态。图2为MEMS光开关强光保护工作状态一，光谱分辨功能实现强光保护。图3为MEMS光开关强光保护工作状态二，时间分辨功能实现强光保护。MEMS光开关易于集成和控制,二维光开关的微镜和光路在同一个平面上,微镜有开或关两种状态，通过移动适当位置的反射镜使其反射光束可将任意输入光束耦合为输出信号。一个NXN的MEMS微镜矩阵用来连接N条输入光路和N条输出光路，这种结构为N2结构。其控制电路比较简单，一般只需要提供足够的驱动电压使微镜发生动作即可。二维微镜光开关中微镜的运动方式主要有弹出式、扭转式和滑动式。当光开光工作时，其驱动脉冲电压加载到光开关的微透镜阵列上，可滑动的驱动器向支撑梁运动，使支撑梁和微镜之间的铰链扣住，将带有铰链的微反射镜从衬底表面抬升到与表面垂直的位置，实现光路在直通状态与反射状态的转换。在本实例中，MEMS光开关直接对到达光电探测器表面的光信号进行处理。在图2中，MEMS光开关处于工作状态一，光谱分辨作用实现强光保护。此时，对非工作波长入1;入2，λ 3，其控制电路使光开关中的微透镜处于反射状态，光路将非工作波长λ 1，λ 2,λ3 转入舍弃端，起到滤波作用。工作波长λ 4的光路处于直通状态，将有效光信号入4送到输出端，选出需要的工作波长。此工作状态实现对非工作波长滤除的强光保护功能。在图3中，MEMS光开关处于工作状态二，时间分辨作用实现强光保护。此时，工作波长λ 4的光路上的微透镜升起，对工作波长进行分时通断，对近距离的假目标的回波干扰进行距离选通，对近距离假目标回波的光信号切断，直至发射脉冲离开某一最小距离才开始开通，实现时间分辨的强光保护功能。
虽然这里在有限数量的实施例的上下文中说明并描述了本发明，可以在不脱离本发明的基本特征的精神之内以多种形式实施本发明。例如，实例中采用的二维微镜反射式4X4型MEMS光开关，也可用三维MEMS光开关或NXN型光开关实现，以及使用其他类型的光开关，如磁光开关、M-Z型干涉式光开关、热光开关、声光开关、液晶开关实现强光保护功能，应用于测距、雷达、遥感接收端的强光保护。因此，总体地讲，说明并描述的实施例将认为是说明但不作为限制。因此，附加的权利要求书而不仅仅通过前面的说明书表示本发明的范围，希望在此由权利要求书等同的意思和范围之内将包含所有的变化。
权利要求
1.一种光电探测系统接收端的强光保护模块，包括: 一光开关，该光开关接收光信号； 一光电探测装置，该光电探测装置的输入端与光开关的输出端连接，将接收到的光信号转为电信号； 一控制电路，该控制电路的输入端与光电探测装置的输出端连接，控制电路对光电探测装置发来的信号进行处理。
2.根据权利要求1所述的光电探测系统接收端的强光保护模块，其中所述的光开关对光信号进行快速导通和关断，光信号开关响应时间从毫秒级到飞秒级。
3.根据权利要求2所述的光电探测系统接收端的强光保护模块，其中所述的光开关是机械式光开关外、磁光开关、M-Z型干涉式光开关、热光开关、声光开关、液晶光开关或MEMS光开关。
4.根据权利要求3所述的光电探测系统接收端的强光保护模块，其中所述的光开关对非工作波长光信号实现滤波作用，选出需要的工作波长，由一光通道转换到另一光通道或直接关断。
5.根据权利要求1所述的光电探测系统接收端的强光保护模块，其中所述的光电探测装置是光电二极管、光电三级管、光电倍增管、雪崩光电二极管、增强型光电极管、微通道板、微球板、真空雪崩光电二极管或单光子探测器。
全文摘要
一种光电探测系统接收端的强光保护模块，包括一光开关，该光开关接收光信号；一光电探测装置，该光电探测装置的输入端与光开关的输出端连接，将接收到的光信号转为电信号；一控制电路，该控制电路的输入端与光电探测装置的输出端连接，控制电路对光电探测装置发来的信号进行处理。本发明是直接对到达光电探测器表面的光信号进行处理，采用光开关可同时实现对非工作波长起滤波作用，并对工作波长有分时通断，使系统更紧凑简洁，易于集成，有效对光电探测系统的接收端进行强光保护，提高光模块的可靠性和实用性。
文档编号G01J1/02GK103090967SQ20131000507
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者林学春, 杨盈莹, 于海娟, 王文婷, 张景园 申请人:中国科学院半导体研究所