一种光信号检测模块的制作方法

本发明属于半导体混合集成电路领域，具体属于一种光信号检测模块。

背景技术：

1、在光学测量系统中，考虑到对系统进行检测，需要检测光源或者其他光信号存在与否或者检测其强度，以便保证系统正常运转。传统的光信号检测系统主要包括光模块部分和电模块部分，其中光模块部分负责光信号的产生，电模块部分主要进行电信号的处理。光模块部分主要包括熔锥型光纤耦合器、光纤反射器、光电探测器等，电模块主要包括电信号处理单元等。光源信号从1端口输入，进入到熔锥型光纤耦合器中，其中一部分光从2端口出射经过光纤反射器后光反射从3通道出射，3通道的光通过光纤耦合到光电探测器中，光电探测器将光信号转换为电信号后经过电信号处理单元后生成电压信号，从而可以通过电压信号判断光信号，实现光信号的监控。

2、传统的光信号检测模块存在如下问题:

3、1、熔锥型光纤耦合器在组装时需要盘纤，将光纤以一定曲率半径弯曲成多圈，造成整个模块体积较大，重量较重，不利于产品的小型化，集成化。

4、2、由于熔锥型光纤耦合器需要盘纤，造成光模块体积过大，电模块需要和光模块进行分离安装，一方面造成整个光信号监控系统体积过大，另一方面造成成本增加，同时也不利于安装和使用。

5、3、熔锥型光纤耦合器由于需要盘纤，光纤长期处于受力状态，长期使用可能导致光纤断裂，存在可靠性风险。

6、综上所述，现有技术中的光信号检测模块存在需要盘纤，存在体积大，可靠性低的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种光信号检测模块，用于解决现有技术中需要盘纤，存在体积大，可靠性低的问题；本发明的检测模块体积更小，集成度更高，无需盘纤，光模块和电模块集成，实现光信号检测模块的小型化、集成化、高可靠、低成本。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种光信号检测模块，包括光模块单元和电信号处理单元；

4、所述光模块单元包括第一光纤、第二光纤、光纤反射器、透镜、半透半反滤波片和光电检测器；

5、光源的光从所述第一光纤进入后通过所述透镜变成准直光后经过所述半透半反滤波片，一部分光透射出去，另一部分光经过所述半透半反滤波片反射后经过透镜汇聚进入到第二光纤中，第二光纤出射的光经过光纤反射器反射后原路返回依次通过第二光纤、透镜和半透半反滤波片，其中一部分光从半透半反滤波片透射进入到光电检测器，光电检测器将光信号转换为电信号后输出给电信号处理单元，电信号处理单元将电信号整形、放大输出电压信号。

6、优选的，所述电信号处理单元包括采样电阻和跨阻放大器；所述光电探测器将光信号转换为电流信号，经过采样电阻转换为电压信号，电压信号经过跨阻放大器放大转换为信号电压。

7、优选的，所述透镜、半透半反滤波片、光电检测器固定在金属套管内部，所述光电检测器上伸出有探测器电引脚，探测器电引脚连接电信号处理单元。

8、进一步的，所述金属套管和电信号处理单元固定在外壳内部，所述外壳内部设置有pcb支撑板，所述外壳的侧壁上设置有圆孔；所述采样电阻和跨阻放大器固定在pcb板上，所述pcb板固定在pcb支撑板上，所述金属套管固定在圆孔内部，探测器电引脚穿过圆孔连接pcb板。

9、进一步的，所述外壳的顶部安装有上盖。

10、进一步的，所述上盖通过平行封焊、胶粘或激光焊固定在金属外壳上。

11、进一步的，所述pcb板上设置有pcb电引脚；pcb电引脚用于给pcb板加电和输出电信号。

12、进一步的，所述pcb板通过点胶或者螺钉固定在pcb支撑板上。

13、优选的，所述透镜的材质为sls-1.0玻璃。

14、优选的，当光经过半透半反滤波片时，50％的光透射，50％的光反射；所述半透半反滤波片的材质为bk7玻璃。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

16、本发明的一种光信号检测模块，通过采用透镜和半透半反滤波片的空间光学元器件，将光学信号进行整形和分离，无需盘纤，传统的熔锥光纤则通过波导光学进行光学信号的整形和分离，光纤需要盘纤，体积大，光纤盘纤存在应力大光纤易弯折等可靠性风险。本发明中的固定结构上加入多个圆形安装孔，一个模块可以安装多个光信号检测单元，实现了光信号检测模块的集成化和小型化。通过加入pcb支撑板，可以将pcb组装到外壳内，从而减少了pcb板的外部占用空间，进一步缩小了产品的体积。本发明可以将光信号检测模块体积缩小，成本降低，实现光模块和电模块的集成，同时可以实现多路光信号检测集成，成本更低，同时避免光纤盘纤，可靠性更高。

技术特征：

1.一种光信号检测模块，其特征在于，包括光模块单元(16)和电信号处理单元(18)；

2.根据权利要求1所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述电信号处理单元(18)包括采样电阻(11)和跨阻放大器(12)；所述光电探测器(7)将光信号转换为电流信号，经过采样电阻(11)转换为电压信号，电压信号经过跨阻放大器(12)放大转换为信号电压。

3.根据权利要求1所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述透镜(4)、半透半反滤波片(5)、光电检测器(7)固定在金属套管(6)内部，所述光电检测器(7)上伸出有探测器电引脚(8)，探测器电引脚(8)连接电信号处理单元(18)。

4.根据权利要求3所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述金属套管(6)和电信号处理单元(18)固定在外壳(10)内部，所述外壳(10)内部设置有pcb支撑板(15)，所述外壳(10)的侧壁上设置有圆孔(13)；所述采样电阻(11)和跨阻放大器(12)固定在pcb板(14)上，所述pcb板(14)固定在pcb支撑板(15)上，所述金属套管(6)固定在圆孔(13)内部，探测器电引脚(8)穿过圆孔(13)连接pcb板(14)。

5.根据权利要求4所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述外壳(10)的顶部安装有上盖(9)。

6.根据权利要求5所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述上盖(9)通过平行封焊、胶粘或激光焊固定在金属外壳(10)上。

7.根据权利要求4所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述pcb板(14)上设置有pcb电引脚(17)；pcb电引脚(17)用于给pcb板(14)加电和输出电信号。

8.根据权利要求4所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述pcb板(14)通过点胶或者螺钉固定在pcb支撑板(15)上。

9.根据权利要求1所述的一种光信号检测模块，其特征在于，所述透镜(4)的材质为sls-1.0玻璃。

10.根据权利要求1所述的一种光信号检测模块，其特征在于，当光经过半透半反滤波片(5)时，50％的光透射，50％的光反射；所述半透半反滤波片(5)的材质为bk7玻璃。

技术总结
本发明公开了一种光信号检测模块，包括光模块单元和电信号处理单元；光模块单元包括第一光纤、第二光纤、光纤反射器、透镜、半透半反滤波片和光电检测器；光源的光从第一光纤进入后通过透镜变成准直光后经过半透半反滤波片，一部分光透射出去，另一部分光经过半透半反滤波片反射后经过透镜汇聚进入到第二光纤中，第二光纤出射的光经过光纤反射器反射后原路返回依次通过第二光纤、透镜和半透半反滤波片，其中一部分光从半透半反滤波片透射进入到光电检测器，光电检测器将光信号转换为电信号后输出给电信号处理单元，电信号处理单元将电信号整形、放大输出电压信号。本发明实现光信号检测模块小型化、集成化、高可靠、低成本。

技术研发人员：王强,骆弟伟,范修宏,赵越超,仇珂,高苏芳,杨昊泽,郑东飞,王志勇
受保护的技术使用者：西安微电子技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1