专利名称：一种光电探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光电探测器。
背景技术：
光电探测器是光纤通信系统和光纤传感系统中用于将光信号转换为电信号的常见器件。如图1所示，从光电探测器的输入端口 I输入的光信号经过探测器芯片3后转换为电信号，所述电信号在被与探测器芯片3连接的放大器模块4进行放大后，从光电探测器的输出端口 2输出。通常，放大器模块4是具有差分结构的放大电路。由于现有的光电探测器中仅具 有一个探测器芯片3 (见图1 )，使得放大器模块4只能为单端输入，从而在差模信号输入的同时还伴随有共模信号的输入。这将导致在输出端口 2不仅存在差模信号作用得到的差模输出电压，还存在共模信号作用得到的共模输出电压，使得输出的电信号的共模抑制比相对较低，并造成光电探测器具有较高的温度漂移、较低的探测灵敏度、较低的信噪比，从而光电探测器的整体性能较差。
实用新型内容为了解决上述背景技术中的问题，本实用新型提出一种新型光电探测器。本实用新型的光电探测器包括管壳、输入端口、输出端口，所述管壳内集成有分光器件、两个探测器芯片、放大器模块及光纤，所述两个探测器芯片是相同的芯片，两个探测器芯片串联在一起且中间连接的一端接地，而两个探测器芯片的另一端分别用于加载大小相等、极性相反的直偏置电压；在所述输入端口和所述分光器件之间，以及在所述分光器件和所述两个探测器芯片之间均由光纤连接，所述放大器模块是具有两个输入端的差分放大电路，所述两个输入端分别连接至所述两个探测器芯片的用于加载直流偏置电压的一端，而放大器模块的输出端为所述输出端口。优选地，所述放大器模块是具有两个输入端的跨阻放大器。优选地，在所述跨阻放大器的输出端和所述输出端口之间设有阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络的输入端与跨阻放大器的输出端连接，而阻抗匹配网络的输出端为所述输出端口。可选择地，所述放大器模块包括仅具有一个输入端的跨阻放大器和具有两个输入端的差分放大器，所述差分放大器的两个输入端分别连接至所述两个探测器芯片的用于加载直流偏置电压的一端，而差分放大器的输出端和跨阻放大器的输入端连接，跨阻放大器的输出端为所述输出端口。优选地，在所述跨阻放大器的输出端和所述输出端口之间设有阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络的输入端与跨阻放大器的输出端连接，而阻抗匹配网络的输出端为所述输出端口。所述两个探测器芯片在材料、结构、光敏面积方面均是相同的，所述材料是S1、HgCdTe或InGaAs中的任意一种。优选地，所述分光器件是光纤分光耦合器、分光滤片，或者基于平面光波导技术制作的光波导分光器件，并具有任意比例的分光比。优选地，所述分光器件具有1:1的分光比。由于采用了两个探测器芯片，并且与这两个探测器芯片相连的是具有两个输入端的差分放大电路，因此本实用新型的光电探测器具有较高的共模抑制比，可以带来较高的探测灵敏度和较高的信噪比。
图1是现有技术的光电探测器的结构图。图2是本实用新型的光电探测器的原理结构图。 图3是本实用新型的光电探测器的第一实施例的结构图。图4是本实用新型的光电探测器的第二实施例的结构图。图5是本实用新型的光电探测器的第三实施例的结构图。图6是本实用新型的光电探测器的第四实施例的结构图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行具体描述。如图2所示，本实用新型的光电探测器的各个部件均集成在管壳I内。从光电探测器的输入端口 2通过光纤4入射的光信号首先经过分光器件5，典型地，所述分光器件5以1:1或其他任意比例的分光比将光信号分为两束。分光器件5可以采用光纤分光耦合器、分光滤片，或是基于平面光波导技术制作的光波导分光器件。经分光器件5分出的两束光继续经光纤4传输后，分别被两个相同的探测器芯片6接收。具体地，这两个探测器芯片6在制造材料、结构、光敏面积等方面均是相同的。探测器芯片6的材料可以根据需要选用S1、HgCdTe或InGaAs，以便对不同波长的光进行探测。这两个探测器芯片6串连在一起，且它们中间的节点接地，上下两端分别加载大小相等、极性相反的直流偏置电压+ V和一 V。光信号被探测器芯片6转换为电信号，该电信号被放大器模块7 (即具有放大功能的电路)放大。与现有技术不同，为了配合本实用新型的光电探测器中的两个探测器芯片6，管壳I中的放大器模块7是具有两个输入端的差分放大电路，其两个输入端分别接在两个探测器芯片6加载直流偏置电压的一端，从而可以起到抑制共模信号的作用。经放大器模块7放大的电信号从光电探测器的输出端口 3输出。在图3所示的实施例中光电探测器中的放大器模块7选用跨阻放大器7'，这是由于经探测器芯片6转换后的电信号一般为电流信号，而光电探测器输出的是电压信号，因此使用跨阻放大器7'将电流信号转换为电压信号。图3所示的光电探测器在其他方面与图2所示的光电探测器相同。在图4所示的实施例中跨阻放大器7'的输出端连接阻抗匹配网络71，以配合在管壳I外根据需要而进一步连接的电路(例如AD转换电路)或仪表(例如示波器、频谱仪或网络分析仪)。阻抗匹配网络71有助于信号功率更好的传输，并且防止信号的反射。图4所示的光电探测器在其他方面与图3所示的光电探测器相同。在图5所示的实施例中跨阻放大器是仅具有一个输入端的跨阻放大器7"，在该实施例中，应当在跨阻放大器7"的前端增加一个具有两个输入端的差分放大器72。具体为，所述差分放大器72的两个输入端分别接在两个探测器芯片6加载直流偏置电压的一端，而跨阻放大器7"的输入端与差分放大器72的输出端连接，这样即可实现抑制共模信号的目的。在图6所示的实施例中跨阻放大器7"的输出端连接阻抗匹配网络71，以配合在管壳I外根据需要而进一步连接的电路或仪表。图6所示的光电探测器在其他方面与图5所示的光电探测器相同。以上所述仅是本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型作出的任何限制。凡 是对本实用新型作出的简单替换及结构等效处理，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种光电探测器，其特征在于所述光电探测器包括管壳(I)、输入端口(2)、输出端口(3)，所述管壳(I)内集成有分光器件(5)、两个探测器芯片(6)、放大器模块(7)及光纤(4)， 所述两个探测器芯片(6)是相同的芯片，两个探测器芯片(6)串联在一起且中间连接的一端接地，而两个探测器芯片(6)的另一端分别用于加载大小相等、极性相反的直流偏置电压； 在所述输入端口(2)和所述分光器件(5)之间，以及在所述分光器件(5)和所述两个探测器芯片(6)之间均由光纤(4)连接，所述放大器模块(7)是具有两个输入端的差分放大电路，所述两个输入端分别连接至所述两个探测器芯片(6 )的用于加载直流偏置电压的一端，而放大器模块(7)的输出端为所述输出端口(3)。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于所述放大器模块(7)是具有两个输入端的跨阻放大器(7')。
3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于在所述跨阻放大器(7')的输出端和所述输出端口(3)之间设有阻抗匹配网络(71)，所述阻抗匹配网络(71)的输入端与跨阻放大器(7')的输出端连接，而阻抗匹配网络(71)的输出端为所述输出端口(3)。
4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于所述放大器模块(7)包括仅具有一个输入端的跨阻放大器(7 ")和具有两个输入端的差分放大器(72 )，所述差分放大器(72 )的两个输入端分别连接至所述两个探测器芯片(6)的用于加载直流偏置电压的一端，而差分放大器(72)的输出端和跨阻放大器(7")的输入端连接，跨阻放大器(7")的输出端为所述输出端口(3)。
5.根据权利要求4所述的光电探测器，其特征在于在所述跨阻放大器(7")的输出端和所述输出端口(3)之间设有阻抗匹配网络(71)，所述阻抗匹配网络(71)的输入端与跨阻放大器(7〃 )的输出端连接，而阻抗匹配网络(71)的输出端为所述输出端口(3)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电探测器，其特征在于所述两个探测器芯片(6)在材料、结构、光敏面积方面均是相同的，所述材料是S1、HgCdTe或InGaAs中的任意一种。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的光电探测器，其特征在于所述分光器件(5)是光纤分光耦合器、分光滤片，或者基于平面光波导技术制作的光波导分光器件，并具有任意比例的分光比。
8.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于所述分光器件(5)具有1:1的分光比。
专利摘要本实用新型涉及一种光电探测器，其包括管壳、输入端口、输出端口，所述管壳内集成有分光器件、两个探测器芯片、放大器模块及光纤，所述两个探测器芯片是相同的芯片，两个探测器芯片串联在一起且中间连接的一端接地，而两个探测器芯片的另一端分别用于加载大小相等、极性相反的直流偏置电压；在所述输入端口和所述分光器件之间，以及在所述分光器件和所述两个探测器芯片之间均由光纤连接，所述放大器模块是具有两个输入端的差分放大电路，所述两个输入端分别连接至所述两个探测器芯片的用于加载直流偏置电压的一端，而放大器模块的输出端为所述输出端口。本实用新型的光电探测器具有较高的共模抑制比，可以带来较高的探测灵敏度和较高的信噪比。
文档编号H03F3/45GK202856739SQ201220552678
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者刘银, 刘铁权 申请人:北京世维通科技发展有限公司