一种单行载流子光电探测器偏压保护电路

1.本发明涉及一种光模块电路的光电通信技术领域，尤其涉及一种单行载流子光电探测器偏压保护电路。


背景技术：

2.单行载流子光电探测器（uni-traveling-carrier photodiode，简称utc-pd），由于其结构的特殊性，只有电子作为有源载流子，使其具有高速、高响应度和高饱和输出等特性，广泛应用于超高速光接收机、光开关、发射机、高速测量系统、毫米波或亚毫米波发生器等，已成为当前光电子领域的关键器件。
3.然而，要保证utc-pd的正常工作状态，合适且高质量的反向偏置电压尤为重要。该偏置电压的大小直接决定了utc-pd的输出功率和工作带宽，稳定、低噪声的工作电压使utc-pd能够在长时间工作状态下仍然有良好的性能输出。同时，实时监测utc-pd的输出光电流也是必需的，该电流过大，会造成性能恶化，甚至烧毁探测器管芯。utc-pd的制备工艺要求非常高，价格昂贵，对utc-pd进行有效的安全偏压保护和实时监测因此十分必要。目前utc-pd施加偏置电压的常用方式主要是简单的直流电源直接供电，这种方式得到的偏置电压不够稳定，且纹波噪声较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种单行载流子光电探测器偏压保护电路，实现了在实时监测单行载流子光电探测器工作光电流的同时，输出稳定、低噪声、低纹波的偏置电压，并且实现偏置电压从0到典型偏置电压值之间变化的精细调节，对单行载流子光电探测器偏压进行保护，避免电压过冲对管芯造成损毁，延长使用寿命的有益效果。
5.本发明采用的技术方案如下：一种单行载流子光电探测器偏压保护电路，包括直流供电单元，稳压单元和电压输出调节单元；所述稳压单元的输入端与所述直流供电单元相连，所述稳压单元的输出端连接所述电压输出调节单元的输入端，所述电压输出调节单元的输出端连接单行载流子光电探测器。
6.进一步地，所述直流供电单元将工作电压输送给所述稳压单元，同时监测所述单行载流子光电探测器的工作光电流。
7.进一步地，所述稳压单元包括低压差线性稳压电路，调节电阻r1和调节电阻r2；所述低压差线性稳压电路的第一端口作为所述稳压单元的输入端与所述直流供电单元连接，所述低压差线性稳压电路的第二端口作为所述稳压单元的输出端连接所述电压输出调节单元的输入端，同时，所述低压差线性稳压电路的第二端口作为所述稳压单元的中间端与所述调节电阻r1的输入端连接，所述调节电阻r1的输出端与所述调节电阻r2的输入端连接，所述调节电阻r1的输出端与所述低压差线性稳压电路的第三端口连接，所述调节电阻r2的输出端接地；工作时，所述低压差线性稳压电路输出偏置电压值v1，所述偏置电压值v1
经过所述调节电阻r1和调节电阻r2分压后得到反馈电压v2，所述反馈电压v2通过所述低压差线性稳压电路的第三端口送入所述低压差线性稳压电路内部，所述低压差线性稳压电路内部含有基准参考电路、比较判断电路和电压调节电路，比较判断电路判断所述反馈电压v2和所述基准参考电路的电压大小，如果所述反馈电压v2大于或小于所述基准参考电路的电压，则所述比较判断电路控制所述电压调节电路对所述偏置电压值v1进行调整得到典型偏置电压值。
8.进一步地，所述电压输出调节单元为电位器r3，所述电位器r3的第一端口作为所述电压输出调节单元的输入端与所述稳压单元的输出端相连，所述电位器r3的第二端口作为所述电压输出调节单元的输出端与单行载流子光电探测器相连，所述电位器r3的第三端口接地；工作时，通过调节所述电位器r3的第二端口的阻值，输出端偏置电压值在0到典型偏置电压值之间变化。
9.本发明的有益效果是：本发明提供的单行载流子光电探测器偏压保护电路，在实时监测单行载流子光电探测器工作光电流的同时，输出稳定、低噪声、低纹波的偏置电压，并且实现偏置电压从0到典型偏置电压值之间变化的精细调节，实现方式简单、成本低，对单行载流子光电探测器偏压进行保护，避免电压过冲对管芯造成损毁，延长使用寿命。
附图说明
10.图1为本发明一种单行载流子光电探测器偏压保护电路的结构示意图；图2 为本发明电路的实施例电路。
具体实施方式
11.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
12.见图1，一种单行载流子光电探测器偏压保护电路，包括直流供电单元，稳压单元和电压输出调节单元；所述稳压单元的输入端与所述直流供电单元相连，所述稳压单元的输出端连接所述电压输出调节单元的输入端，所述电压输出调节单元的输出端连接单行载流子光电探测器。
13.所述直流供电单元将工作电压输送给所述稳压单元，同时监测所述单行载流子光电探测器的工作光电流。
14.所述稳压单元包括低压差线性稳压电路，调节电阻r1和调节电阻r2；所述低压差线性稳压电路的第一端口作为所述稳压单元的输入端与所述直流供电单元连接，所述低压差线性稳压电路的第二端口作为所述稳压单元的输出端连接所述电压输出调节单元的输入端，同时，所述低压差线性稳压电路的第二端口作为所述稳压单元的中间端与所述调节电阻r1的输入端连接，所述调节电阻r1的输出端与所述调节电阻r2的输入端连接，所述调节电阻r1的输出端与所述低压差线性稳压电路的第三端口连接，所述调节电阻r2的输出端接地；工作时，所述低压差线性稳压电路输出偏置电压值v1，所述偏置电压值v1经过所述调节电阻r1和调节电阻r2分压后得到反馈电压v2，所述反馈电压v2通过所述低压差线性稳压电路的第三端口送入所述低压差线性稳压电路内部，所述低压差线性稳压电路内部含有基
准参考电路、比较判断电路和电压调节电路，比较判断电路判断所述反馈电压v2和所述基准参考电路的电压大小，如果所述反馈电压v2大于或小于所述基准参考电路的电压，则所述比较判断电路控制所述电压调节电路对所述偏置电压值v1进行调整得到典型偏置电压值。
15.所述电压输出调节单元为电位器r3，所述电位器r3的第一端口作为所述电压输出调节单元的输入端与所述稳压单元的输出端相连，所述电位器r3的第二端口作为所述电压输出调节单元的输出端与单行载流子光电探测器相连，所述电位器r3的第三端口接地；工作时，通过调节所述电位器r3的第二端口的阻值，输出端偏置电压值在0到典型偏置电压值之间变化。
实施例
16.见图2，vdd连接精密直流源表作为本实施例电路的直流供电单元，同时精密直流源表实时监测单行载流子光电探测器正常工作时的光电流；低压差线性稳压电路ic1输出的偏置电压值vpd经调节电阻r4和调节电阻r5分压后得到外部反馈电压v3，外部反馈电压v3输入低压差线性稳压电路ic1的电压反馈接口adj，低压差线性稳压电路ic1内部的比较判断电路对比判断外部反馈电压v3和低压差线性稳压电路ic1内部基准参考电路的电压大小，如果外部反馈电压v3大于或者小于低压差线性稳压电路ic1内部的基准参考电路的电压，则比较判断电路控制低压差线性稳压电路ic1内部的电压调节电路对输出的偏置电压值vpd进行精细调节，经过该闭环反馈的调节低压差线性稳压电路ic1输出单行载流子光电探测器正常工作所需要的稳定的典型偏置电压值vpd；典型偏置电压值vpd经过电容c2，c3，c4滤波后进入电压输出调节单元，本实施例中的电压输出调节单元采用高精度、高分辨率微调电位器r6，型号为3269w-1-503glf，通过调节电位器r6抽头位置实现vo端偏置电压值在0到典型偏置电压值的之间精细调节，vo端连接到单行载流子光电探测器，可以方便、精确地设定和监测光电探测器的偏压工作状态。
17.本发明采用低成本的分离元器件实现单行载流子光电探测器的偏压保护，在实时监测单行载流子光电探测器工作光电流的同时，输出稳定、低噪声、低纹波的偏置电压，并且实现偏置电压从0到典型偏置电压值之间变化的精细调节，实现方式简单、成本低，对单行载流子光电探测器偏压进行保护，避免电压过冲对管芯造成损毁，延长使用寿命。
18.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。