[发明专利]一种光纤传感用同轴封装光收发一体模块

说明书

技术领域

本发明涉及了一种光纤传感用同轴封装光收发一体模块，属于光纤传感技术领域。

背景技术

目前，光纤传感器小型化、模块化技术是国际上尤其是发达国家各国政府、科技界、工业界追逐的高新技术，它对降低器件制造成本，提高光纤传感器工程化程度有着重大的研究和应用价值。

光纤传感器小型化技术的主流方向是结构紧凑的集成光学型传感器，而作为将该类型光纤传感器的光源、探测器及连接光路高度集成的关键技术--收发一体化模块自然成为光纤传感器小型化的关键。当前，如图1所示，光纤传感器中的探测器多通用内嵌场效应管放大电路的PIN-FET探测器。此探测器器件成本高居不下，成为整个光纤传感器成本无法大幅度降低的一个重要限制因素。而且PIN-FET的蝶形封装形式也很难与同样封装形式的光源进一步集成，造成了光发射与接收装置体积过大，难于实现光纤传感器的小型化。

发明内容

本发明为解决现有的光纤传感器中的探测器存在的集成难度较大、收发装置的体积较大、成本较高的问题，提出了一种光纤传感用同轴封装光收发一体模块，包括：

TO封装光源，用于向光耦合传输器件提供光源；

光耦合传输器件，用于将TO封装光源输出的光传输到光纤上，以及将光纤返回的光反射到TO封装PIN-TIA探测器的PIN光敏面上；

TO封装PIN-TIA探测器，用于将光耦合传输器件的反射光转换为电信号，经过TIA跨阻放大器进行放大，通过TO封装的管脚输出到光纤传感系统。

本发明的有益效果是：应用PIN-TIA探测器组件替代通用的PIN-FET组件，降低了器件成本；选择TO封装形式的光源和探测器组件，将分立元件集成封装在单一模块中，提高了光纤传感器的可靠性，降低了耦合封装成本，使光纤传感器小型化成为可能。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的现有光纤传感器结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的光纤传感用同轴封装光收发一体模块的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的采用TO封装形式光收发一体模块外形示意图。

具体实施方式

本发明具体实施方式提供了一种光纤传感用同轴封装光收发一体模块，其特征在于，如图2所示，包括：

TO封装光源21，用于向光耦合传输器件22提供光源；

光耦合传输器件22，用于将TO封装光源21输出的光传输到光纤上，以及将光纤返回的光反射到TO封装PIN-TIA探测器23的PIN光敏面上；

TO封装PIN-TIA探测器23，用将光耦合传输器件22的反射光转换为电信号，经过TIA跨阻放大器进行放大，通过TO封装的管脚输出到光纤传感系统。

具体的，本具体实施方式选用低成本、TO封装形式的光通信用内嵌跨阻放大器PIN-TIA探测器组件替换PIN-FET探测器。将PIN-TIA探测器组件应用于光传感领域，并选用TO封装形式的光源作为发射器。加以分立的微光学器件组装成光耦合传输部分，从而形成TO形式的光收发一体模块。

其中，光耦合传输器件22包括三个透镜和分光器件，所述三个透镜分别设置在TO封装光源21出射光路、光纤的出射入射光路上以及TO封装PIN-TIA探测器23的入射光路上，所述分光器件设置在所述三个透镜之间的光路上。可选的，光耦合传输器件22还可以包括旋光晶体，所述旋光晶体设置在所述分光器件与光纤之间的光路上。

如图2所示，TO封装光源21发出空间光束，经由透镜、分光器件、旋光晶体组成的光耦合传输器件22，进入光纤，组成正向光传输光路。从光纤返回的光经由光耦合传输器件22，通过分光器件反射到TO封装PIN-TIA探测器23的PIN光敏面上，TO封装的PIN-TIA探测器23接受空间光，转换为电信号，经过TIA跨阻放大器进行放大，从管脚可以输出，完成整个器件的收发功能。

其中，分光器件可以选用以下几种：膜片、分束棱镜、偏振膜片和偏振分束棱镜。当TO封装光源21发出非偏振光时，光耦合传输器件22不包含旋光晶体，所用分光器件为膜片或分束棱镜。当TO封装光源21发出偏振光时，光耦合传输器件22包含旋光晶体，所用分光器件为偏振膜片或偏振分束棱镜。

本具体实施方式利用了TO封装形式的光源和探测器组件，对准工艺简单，耦合效率高。所用PIN-TIA组件成本低，大大降低了整个收发模块的研制成本。TO封装形式的光收发一体模块外形示意图如图3所示。

本发明与现有产品相比具有以下优势：