光电平衡探测电路及光电探测器的制作方法

本技术涉及光电探测，尤其涉及一种光电平衡探测电路及光电探测器。

背景技术：

1、光电探测器(photodetector，pd)是检测光信号强度以产生对应电信号的装置，由于其响应速度快、体积小、暗电流小的优势，在光纤通讯系统、光纤传感器、光隔离器、计算机数据传输、光电自动控制及光测量等方面得到了广泛应用。基于平衡探测技术的探测器广泛应用于微弱信号检测、精密测量、数字光纤通信等领域，随着探测技术的不断发展，高精度、高灵敏度的探测方式变得尤为重要。传统的平衡探测技术工作原理如图1所示，利用光学元件将一束光分成满足干涉条件的两束光，其中一束为携带待测信息的信号光es，一束为参考光el，经过同一分束镜11的处理之后，信号光es被分为两束信号光es1和es2，参考光el被分为参考光el1和el2，其中信号光es1和参考光el1发生干涉后进入第一探测器pd1，生成第一电流信号input+；信号光es2和参考光el2发生干涉后进入第二探测器pd2，生成第二电流信号input-。第一电流信号input+和第二电流信号input-再经减法器做差，经滤波处理并提取其中的中频差值信号，从该信号即可反推出信号光的相关信息。这种技术方案的问题是在有环境光的情况下，无法消除环境光造成的干扰，常用的用于消除干扰的方法是用遮光罩将光电探测器中的光电二极管与环境光隔离，但对于无法隔离的场景则无法解决该问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种光电平衡探测电路及光电探测器，解决现有技术中存在的平衡探测电路无法消除环境光造成的干扰的问题。

2、第一个方面，在本实施例中提供了一种光电平衡探测电路，包括：

3、两路信号处理电路，分别用于将光信号转换为电信号，并对所述电信号进行处理后，输出电压信号；

4、与所述两路信号处理电路连接的环境光调零电路，用于消除所述电信号中由环境光导致的干扰信号；

5、与所述两路信号处理电路连接的差分放大电路，用于对所述两路信号处理电路分别输出的电压信号差分放大处理后，输出探测结果。

6、在进一步的实施例中，所述信号处理电路包括依次连接的受光单元、选频放大单元和跨阻放大单元；

7、所述受光单元用于将所述光信号转换为对应的初始电流信号；

8、所述选频放大单元用于根据通频带将所述初始电流信号放大为增益电流信号；

9、所述跨阻放大单元用于将所述增益电流信号转换为所述电压信号。

10、在进一步的实施例中，所述信号处理电路还包括与所述跨阻放大单元连接的全差分放大单元，

11、所述全差分放大单元用于放大所述电压信号并转换为对应的电压信号差分对。

12、在进一步的实施例中，所述环境光调零电路包括第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路用于过滤所述增益电流信号中频率低于第一频率的电流分量；所述第二滤波电路用于过滤从所述跨阻放大单元输出端反馈到输入端的所述电压信号中频率高于第二频率的电压分量。

13、在进一步的实施例中，所述第一滤波电路包括运算放大器u1b、电容c1、电阻r11、r12；所述运算放大器u1b的同相输入端连接所述第二滤波电路；所述运算放大器u1b的反相输入端连接所述电容c1的一端和所述电阻r11的一端；所述运算放大器u1b的输出端连接所述电容c1的另一端和所述电阻r12的一端；所述电阻r12的另一端连接所述增益电流信号的输出端；所述电阻r11的另一端接地。

14、在进一步的实施例中，所述第二滤波电路包括电容c2、电阻r13；所述电容c2的一端连接所述电阻r13的一端和所述运算放大器u1b的同相输入端，所述电阻r13的另一端连接所述跨阻放大单元的输出端，所述电容c2的另一端接地。

15、在进一步的实施例中，所述差分放大电路包括第一耦合器、第二耦合器和差分放大器，所述两路信号处理电路的全差分放大单元分别输出第一电压信号差分对和第二电压信号差分对；

16、所述第一耦合器用于将所述第一电压信号差分对的负差分信号与所述第二电压信号差分对的正差分信号进行耦合，输出第一耦合信号；

17、所述第二耦合器用于将所述第一电压信号差分对的正差分信号与所述第二电压信号差分对的负差分信号进行耦合，输出第二耦合信号；

18、所述差分放大器用于对所述第一耦合信号和所述第二耦合信号进行差分放大。

19、在进一步的实施例中，所述受光单元包括四象限光电二极管d1、d2、电阻r22、r23、电容c13、c14、c24、c25；所述四象限光电二极管d1的第一、三、四、六端连接所述初始电流信号输出端，所述四象限光电二极管d1的第五端连接所述电阻r23的一端、所述电容c13的正极、所述电容c14的一端；所述四象限光电二极管d2的第一、三、四、六端连接所述电阻r22的一端、所述电容c24的一端、所述电容c25的负极，所述四象限光电二极管d2的第五端连接所述初始电流信号输出端；所述电阻r23的另一端连接正电压供电端，所述电阻r22的另一端连接负电压供电端；所述电容c14、c24的另一端接地，所述电容c13的负极接地，所述电容c25的正极接地。

20、在进一步的实施例中，所述选频放大单元包括依次连接的放大电路和选频电路，所述选频电路包括三极管q1、变压器l1、电容c7、c6、c8、电阻r3、r4、r5；所述变压器l1的第一端连接所述电容c6的一端，所述变压器l1的第二端连接所述电容c7的正极和供电电源端，所述变压器l1的第三端连接所述电容c6的另一端和所述三极管q1的集电极，所述变压器l1的第四端连接所述电容c7的负极并接地，所述变压器l1的第五端连接所述增益电流信号输出端；所述三极管q1的基极连接所述电阻r3的一端和电阻r4的一端，所述三极管q1的发射极连接所述电阻r5的一端和所述电容c8的一端，所述电阻r3的另一端连接所述放大电路的输出端，所述电阻r4的另一端连接所述供电电源端；所述电阻r5的另一端和所述电容c8的另一端接地。

21、在进一步的实施例中，所述放大电路包括运算放大器u4b、电阻rf、r1、r2，电容c1、c4、c5；所述运算放大器u4b的同相输入端连接所述电阻r2的一端、所述电容c1的一端；所述运算放大器u4b的反相输入端连接所述电阻r1的一端、所述电阻rf的一端；所述运算放大器u4b的输出端连接所述电阻rf的另一端、所述电容c4的一端、所述电容c5的一端；所述电阻r2的另一端连接所述初始电流信号的输出端；所述电容c1、c4、所述电阻r1的另一端接地；所述电容c5的另一端连接所述选频电路。

22、第二个方面，在本实施例中提供了一种光电探测器，包括如第一个方面所述的光电平衡探测电路。

23、本实用新型的光电平衡探测电路，通过两路信号处理电路分别对经过分光相干处理后的两束入射光完成从光信号到电信号的转换和处理，对应输出两路电压信号；通过与两路信号处理电路连接的环境光调零电路，消除电信号中由环境光导致的干扰信号；通过与两路信号处理电路连接的差分放大电路，对两路信号处理电路分别输出的电压信号差分放大处理后，输出探测结果，实现了在有环境光干扰的情况下对微弱光信号的探测，解决了现有技术中存在的平衡探测电路无法消除环境光造成的干扰的问题。