[发明专利]一种空间耦合壳式高速平衡光电探测器

说明书

本发明提供一种空间耦合壳式高速平衡光电探测器，探测器集成了大面积光电转换芯片、主放大器、差分放大信号合成器和限幅放大器，探测器采用金属外壳封装、外壳表面嵌有穿孔电容作为电源接口和大面积光电转换芯片监控状态指示接口，设有两路SMA数字输出接口，两路SMA模拟输出接口，采用空间光直接耦合到探测器光电转换芯片光敏探测面上的光输入耦合方式，采用差分放大器完成高速射频信号的差分合成。本发明将空间光直接耦合到光电转换芯片的大面积光电探测面上，提高了空间探测灵敏度，大大减少了空间光通过单模光纤耦合的损耗，其模块体积小，抗干扰能力强，可以直接镶嵌在电路板上，便于用户电路的设计与安装。

技术领域

本发明属于激光通信技术领域，尤其涉及无线激光相干通信领域。

背景技术

光纤耦合平衡探测器一般是将空间光信号通过单模光纤耦合，单模光纤耦合损耗大，探测灵敏度损失大。

空间耦合平衡探测器是一种用于将空间光直接耦合到平衡探测器探测光敏面上的光电转换设备，为空间相干激光通信系统提供高灵敏度的光电转换功能，提高空间相干通信系统中对共模干扰的抑制能力。

空间耦合平衡探测器对探测器光电转换芯片探测光敏面面积要求高，空间光学耦合复杂，探测灵敏度低下，通信速率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空间耦合壳式高速平衡光电探测器，旨在解决空间相干光通信中平衡探测器探测光敏面面积小、耦合效率低、灵敏度不高、对共模信号抑制度不够等技术问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种空间耦合壳式高速平衡光电探测器，包括金属封装的探测器壳体（2）、控制电路板（3），所述探测器壳体（2）上设置有两个空间光耦合输入端口（21），工作指示灯（22），两个嵌入结构的SMA数字信号输出接口（25）和两个嵌入结构的SMA模拟信号输出接口（26），穿孔电容（27），输入光信号状态监控输出接口（28），直流电源输入接口（29）；

所述控制电路板（3）包括两个光电转换芯片，主放大器，两个互补输出的差分放大器，一个限幅放大器，两个数字信号SMA输出端，两个模拟信号SMA输出端，稳压电源模块，两个光电转换芯片状态监控端，两个空间光耦合输入端口，工作指示灯模块；

主放大器分别与两个光电转换芯片、两个差分放大器、两个光电转换芯片状态监控端连接；第一差分放大器与限幅放大器连接，限幅放大器分别与两个数字信号SMA输出端连接；第一差分放大器分别与两个模拟信号SMA输出端连接；两个光电转换芯片分别与两个空间光耦合输入端口连接；

两个数字信号SMA输出端与两个嵌入结构的SMA数字信号输出接口（25）分别对应，两个模拟信号SMA输出端与两个嵌入结构的SMA模拟信号输出接口（26）分别对应，光电转换芯片状态监控信号及电源信号通过穿孔电容（27）连接到控制电路板，所述壳体（2）直接作为控制电路板的接“地”端；通过壳体（2）上的空间光耦合输入端口（21）将空间光直接耦合到控制电路板上的光电转换芯片光敏探测面上。

所述控制电路板中的光电转换芯片为PIN，光电转换芯片光敏探测面直径大于等于60微米。

所述主放大器采用单电源、反馈跨阻放大器，其具有差分互补输出功能。

所述的两个差分放大器对主放大器的互补输出信号实现射频电信号的合成。

探测器的输出包含模拟互补输出，数字互补输出，二者具有相同的相位关系。

所述限幅放大器是单电源的差分输出的放大器，采用数字、模拟双输出接口，采用CML接口标准输出。

所述壳体表面两个空间光耦合输入端口（21）间距不限于固定值，精度优于20微米；所述壳体（2）的尺寸规格为55*40*25mm。