分光探测器的制作方法

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种分光探测器。

背景技术：

分光探测器是光功率探测器的一种，分光探测器通过探测光传输线路中分出的微小光信号，获得整个光传输线路的光信号信息，它广泛应用于光纤通信系统中，对光信号的功率进行在线监测，从而实现对光信号的功率监控和管理。现有的分光探测器外径较大，不利于小型化模块使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种分光探测器，具有较小的外径。为达到上述有益效果，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种分光探测器，包括：

输入输出部，包括输入端和输出端，所述输入端用于输入光束；

分光透镜，用于将来自所述输入端的输入光束分成透射光束和反射光束，所述输出端用于输出所述反射光束；

探测器芯片，用于将所述透射光束转换成电信号，所述探测器芯片的表面设置有钝化膜；以及

封管，所述输入输出部、所述分光透镜和所述探测器芯片通过非气密性封装于所述封管内。

进一步地，所述分光透镜包括准直透镜和设置在所述准直透镜的出光面上的分光膜，所述输入输出部与所述准直透镜的入光面粘接，所述探测器芯片位于所述准直透镜远离所述输入输出部的一侧，所述准直透镜用于准直所述输入端的输入光束，所述输入端的输入光束通过所述分光膜分成所述透射光束和所述反射光束。

进一步地，所述准直透镜为grin透镜。

进一步地，所述分光探测器包括聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述准直透镜和所述探测器芯片之间，所述聚焦透镜用于将所述透射光束会聚至所述探测器芯片上。

进一步地，所述聚焦透镜为球面透镜，所述球面透镜与所述探测器芯片之间的距离为l，其中，1mm≤l≤2mm。

进一步地，所述分光探测器包括：

楔角棱镜，与所述准直透镜的出光面粘接，所述楔角棱镜用于将来自所述输出端的光束偏离所述探测器芯片，且将所述透射光束偏向所述探测器芯片。

进一步地，所述楔角棱镜包括平端面和与所述平端面相对的楔面，所述准直透镜的出光面与所述平端面粘接，从所述楔面出射的来自所述输出端的光束偏离所述探测器芯片，从所述楔面出射的所述透射光束偏向所述探测器芯片。

进一步地，所述楔面与所述平端面之间的夹角为α，其中，7°≤α≤9°；

和/或，所述输入端的入射光束从所述楔面的底线射出，所述输出端的反射光束从所述楔面的顶线射出；

和/或，所述平端面设置有增透膜。

进一步地，所述分光透镜的入光面与所述分光透镜的光轴的夹角为β，其中，7°≤β≤9°；

和/或，所述探测器芯片的光敏面大于或等于所述透射光束形成的光斑；

和/或，所述封管采用防水胶进行非气密性封装；

和/或，所述输入输出部为双芯插针。

本申请实施例提供的分光探测器，输入输出部、分光透镜和探测器芯片通过非气密性封装于封管内，也就是说，探测器芯片不进行封帽保护，封管内不存在用于容纳惰性气体的空腔结构，如此，可以减小分光探测器的外径，利于分光探测器小型化模块化使用。钝化膜避免探测器芯片受到水汽、离子电荷等的影响，以便探测器芯片获得较高的可靠性和防水性能。封管不仅能够防止外部杂散光影响内部光强探测，还能保护封管内的光学结构不受损伤。此外，非气密性封装工艺流程简单，且成本较低，在拥有高可靠性的同时，更有利于小型化器件与模块的集成。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种分光探测器的结构示意图；

图2为图1中分光探测器的光路示意图；

图3为图1中h处的放大图；

图4为图1中d处的放大图。

附图标记说明

分光探测器100；输入输出部10；输入端11；输出端12；分光透镜20；准直透镜21；出光面21a；入光面21b；探测器芯片30；封管40；聚焦透镜50；楔角棱镜60；平端面60a；楔面60b。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。其中，mm为国际单位毫米。下面结合附图及具体实施例对本申请再作进一步详细的说明。

请参见图1和图2，本申请实施例提供一种分光探测器，分光探测器100包括输入输出部10、分光透镜20、探测器芯片30以及封管40。输入输出部10包括输入端11和输出端12。输入端11用于输入光束a。分光透镜20用于将来自输入端11的输入光束a分成透射光束b和反射光束c。输出端12用于输出反射光束c。探测器芯片30用于将透射光束b转换成电信号。探测器芯片30的表面设置有钝化膜。输入输出部10、分光透镜20和探测器芯片30通过非气密性封装于封管40内。

输入端11的输入光束a的部分被分光透镜20反射成为反射光束c至输出端12，用于继续传输，实现光束输出，输入端11的输入光束a的另部分被分光透镜20折射成为透射光束b至探测器芯片30上，利用探测器芯片30将透射光束b转换成电信号，从而获得整个光传输路线的光信号信息，实现整个光传输路线的监测。输入输出部10、分光透镜20和探测器芯片30通过非气密性封装于封管40内，也就是说，探测器芯片30不进行封帽保护，封管40内不存在用于容纳惰性气体的空腔结构，如此，可以减小分光探测器100的外径，利于分光探测器小型化模块化使用，以便用于相干网以及掺铒光纤放大器(edfa，即erbiumdopedfiberapplicationamplifier)、光开关(osw，即opticalswitch)等光电模块中。钝化膜避免探测器芯片30受到水汽、离子电荷等的影响，以便探测器芯片30获得较高的可靠性和防水性能。封管40不仅能够防止外部杂散光影响内部光强探测，还能保护封管40内的光学结构不受损伤。此外，非气密性封装工艺流程简单，且成本较低，在拥有高可靠性的同时，更有利于小型化器件与模块的集成。

进一步地，钝化膜包括但不限于氧化物、氮化物或合成树脂等。氧化物包括但不限于二氧化硅、氧化铝或氧化钛等。氮化物包括但不限于氮化硅、氮化硼或氮化镓等。合成树脂包括但不限于聚酰亚胺类或聚硅氧烷类等。

在一实施例中，请参见图1和图2，分光透镜20包括准直透镜21和设置在准直透镜21的出光面21a上的分光膜(图未示出)。输入输出部10与准直透镜21的入光面21b粘接。探测器芯片30位于准直透镜21远离输入输出部10的一侧。准直透镜21用于准直输入端11的输入光束a。输入端11的输入光束a通过分光膜分成透射光束b和反射光束c。

可以理解的是，准直透镜21的入光面21b是指输入端11的输入光束a进入准直透镜21内的端面。准直透镜21的出光面21a是指透射光束b射出准直透镜21外的端面。

分光膜具有一定的透射率和反射率，输入端11的输入光束a经过准直透镜21准直后成为平行光束，输入端11的输入光束a的部分被分光膜反射成为反射光束c至输出端12，输入端11的输入光束的另部分被分光膜折射成为透射光束b至探测器芯片30上。准直透镜21的入光面21b与输入输出部10粘接用于固定准直透镜21，不仅可以提高耦合效率，还避免采用玻璃管固定安装准直透镜21与输入输出部10，从而简化安装工艺，进一步减小分光探测器100的直径，如此，整体光学结构紧凑，整体长度小。

进一步地，分光膜可以设置不同的分光比，如此，探测器芯片30可获得对应不同的响应度，例如分光膜的分光比在1％～10％之间。输入输出部10与准直透镜21的入光面21b可以采用紫外胶粘接。

在一些实施例中，封管40为金属管。如此，进一步避免外部杂散光影响内部光强探测。在另一些实施例中，封管40也可以为陶瓷管。

在一实施例中，请参见图1和图2，准直透镜21为grin透镜。grin透镜即梯度折射率透镜，具有体积小的特性，有利于进一步减小分光探测器100的尺寸。

在一实施例中，请参见图1和图2，分光探测器100包括聚焦透镜50。聚焦透镜50位于准直透镜21和探测器芯片30之间。聚焦透镜50用于将透射光束b会聚至探测器芯片30上。

输入端11的输入光束a经过准直透镜21准直后，输入端11的输入光束a的部分被分光膜反射成为反射光束c至输出端12，输入端11的输入光束的另部分被分光膜折射成为透射光束b至聚焦透镜50，聚焦透镜50将透射光束b会聚至探测器芯片30上。利用聚焦透镜50将准直的透射光束b聚焦投向探测器芯片30上，如此，可以减小探测器芯片30的光敏面的面积，有利于减小探测器芯片30的尺寸，从而进一步减小分光探测器100的尺寸。

在一实施例中，请参见图1和图2，聚焦透镜50为球面透镜。球面透镜与探测器芯片30之间的距离为l，其中，1mm≤l≤2mm。示例性的，l可以为1mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm、1.9mm、2mm等。如此，便于球面透镜将透射光束b会聚至探测器芯片30上。

在一实施例中，请参见图1和图2，球面透镜的外部设置有玻璃管(图未示出)，玻璃管与封管40粘接。如此，便于固定球面透镜。

在一实施例中，请参见图1和图2，分光探测器100包括楔角棱镜60。楔角棱镜60与准直透镜21的出光面21a粘接。楔角棱镜60用于将来自输出端12的光束偏离探测器芯片30，且将透射光束b偏向探测器芯片30。

由于光路可逆，反射光束c进入输出端12后，可能会再次反射回准直透镜21再从准直透镜21的出光面射出，投向探测器芯片30，如此，探测器芯片30受到反射回的反射光束c的影响，导致整个光传输路线的光信号信息监测错误。本申请实施例利用楔角棱镜60将来自输出端12的光束偏离探测器芯片30，也就是说，利用楔角棱镜60将来自输出端12的光束再次偏折使得来自输出端12的光束无法投向探测器芯片30，同时，将透射光束b偏向探测器芯片30，从而避免监测错误，获得较高的方向性。通过楔角棱镜60与准直透镜21的出光面粘接来固定楔角棱镜60，便于在获取高方向性的同时，减小分光探测器100的尺寸，进一步使得分光探测器100整体光学结构紧凑，整体直径和长度小。

在一些实施例中，请参见图1和图2，准直透镜21为grin透镜，由于grin透镜的端面可以为平面，如此便于楔角棱镜60与grin透镜的端面粘接。

在一实施例中，请参见图1、图2和图3，楔角棱镜60包括平端面60a和与平端面60a相对的楔面60b。准直透镜21的出光面21a与平端面60a粘接。也就是说，楔角棱镜60为直角楔角棱镜。从楔面60b出射的来自输出端12的光束偏离探测器芯片30。从楔面60b出射的透射光束b偏向探测器芯片30。

在一实施例中，请参见图1、图2和图3，楔面60b与平端面60a之间的夹角为α，其中，7°≤α≤9°。也就是说，楔角棱镜60的楔角为α，其中，7°≤α≤9°。示例性的，α为7°、7.5°、8°、8.5°或9°等。如此，能够更好地使得从楔面60b出射的来自输出端12的光束偏离探测器芯片30，从楔面60b出射的透射光束b偏向探测器芯片30，进一步地提高方向性。

在一实施例中，请参见图1、图2和图3，输入端12的入射光束从楔面60b的底线f射出，输出端11的反射光束从楔面60a的顶线g射出。如此，能够更好地使得从楔面60b出射的来自输出端12的光束偏离探测器芯片30，从楔面60b出射的透射光束b偏向探测器芯片30，进一步地提高方向性。

需要说明的是，楔角棱镜60厚端为底端，楔角棱镜60薄端为顶端，楔面60b与楔角棱镜60的底端面的交线为底线f。楔面60b与楔角棱镜60的顶端面的交线为顶线g。楔角棱镜60为直角楔角棱镜，平端面60a与楔角棱镜60的底端面之间的夹角为90°。

可以理解的是，输入端12的入射光束从楔面60b的底线f射出，输出端11的反射光束从楔面60a的顶线g射出。则楔角棱镜60的底端面与准直透镜21的底面在同一平面内，楔角棱镜60的顶端面与准直透镜21的顶面在同一平面内。

在一实施例中，请参见图1和图2，平端面60a设置有增透膜。由于平端面60a为楔角棱镜60的入光面，增透膜用于减少或消除平端面60a的反射率，增加楔角棱镜60的入光面的透光量。

在一实施例中，请参见图1、图2和图4，分光透镜20的入光面与分光透镜20的光轴e的夹角为β，其中，7°≤β≤9°。示例性的，β为7°、7.5°、8°、8.5°或9°等。如此，可以减小回波损耗。

可以理解的是，分光透镜20包括准直透镜21和设置在准直透镜21的出光面21a上的分光膜。则准直透镜21的入光面21b与准直透镜21的光轴e之间的夹角为β，其中，7°≤β≤9°。

在一实施例中，请参见图1和图2，探测器芯片30的光敏面大于或等于透射光束b形成的光斑。如此，可以使得透射光束b均射出至探测器芯片30的光敏面上，提高准确性。

在一实施例中，请参见图1和图2，封管40采用防水胶进行非气密性封装。防水胶避免粘胶吸水导致封管40变形，从而避免输入输出部10、分光透镜20和探测器芯片30之间结构位置改变，导致分光探测器100内光路改变。因此，采用防水胶进行非气密性封装可获得较强的防水性能和较好的可靠性。

具体的，防水胶包括但不限于有机硅类封装胶等。

在一实施例中，请参见图1和图2，输入输出部10为双芯插针。具体的，双芯插针包括双芯毛细管和位于双芯毛细管外部的套管，输入端11和输出端12位于双芯毛细管内，套管与封管40连接。双芯插针便于与分光透镜20粘接。

优选地，输入端11可以为单模光纤。输出端12可以为单模光纤。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不仅限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。