[发明专利]一种小型化光纤传感用光收发组件

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感及通信系统领域，具体而言涉及一种小型化光纤传感用光收发组件。

背景技术

目前国内光纤陀螺为主的光纤传感系统，对于小型化的需求越来越紧迫，采用传统分立光学器件的方式无法达到小型化目的。虽然可以让各分立光学器件采用小型化封装，但为此会增加成本，而且降低光学器件的性能，并不能得到理想的小型化方案。

以光纤陀螺为代表的光纤传感领域，所使用的光学器件如光源、光分路器、光调制器、光探测器均为分立器件，其中，超辐射发光管(SLD)作为宽带光源，PIN-FET组件则作为光探测器，它们之间使用了一个光分路器(Coupler/Splitter)连接，光分路器之后再与光调制器(MIOC)相接。其中，SLD一般采用8pin蝶型封装，PIN-FET一般采用14pin或8pin双列直插型封装，相对而言体积都比较大，再加上光分路器、光调制器，限制了光纤陀螺等光纤传感器进一步小型化，从而限制了光纤陀螺等光纤传感器的应用范围。同时，由于各分立器件都留有1米以上的尾纤，以便于光纤熔接，而每次熔接都会带来不同程度的插入损耗(InsertionLoss，IL)，由于每种光学器件的尾纤可能不是同一类型的光纤，这种情况不但造成熔接困难，引入了插损，带来了强度噪声，还会带来偏振噪声、光谱噪声等，最终导致光纤陀螺等传感器精度下降。除此之外，每根尾纤在熔接后还需要再次涂覆保护，然后盘绕成环并固定在结构骨架上，工艺控制困难，一致性难以保证。在光通讯领域，光收发组件已经得到广泛应用，主要是同轴封装，使用TO型的激光器和探测器，利用分光片分束，具有结构简单，体积小等特点，但由于采用非宽带光源，且无温控，波长不稳定，不符合光纤陀螺等光纤传感应用，因此，亟待对现有的方案进行优化，以满足技术发展对光纤传感组件小型化、模块化的苛刻要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种小型化光纤传感用光收发组件，以解决上述提到的现有设计方硬件结构复杂，体积大，噪音大、精度低、工艺难的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种小型化光纤传感用光收发组件，所述的光纤传感用光收发组件本体采用管壳气密性封装，包括贴装在半导体制冷器上的光源芯片、微透镜、分路器、光电探测器芯片、微带电路、热敏电阻；所述的光源芯片发射的光信号经微透镜整形后进入分路器，所述光信号经分光进入光纤后输出至光调制器和光纤线圈，所述光信号返回后经分路器进入光探测器，转换为电信号输出。

进一步的，所述的分路器包括耦合器和分束器。

进一步的，所述的光源芯片为宽带光源芯片，所述的光电探测器芯片为高线性度光电探测器。

进一步的，所述的光源芯片、分路器、光电探测器芯片、热敏电阻各电极分别通过金丝键合工艺连接至管壳管脚。

进一步的，所述的光源芯片、分路器、光电探测器芯片、热敏电阻采用8pin金属管壳或陶瓷管壳气密性封装。

进一步的，所述的光源芯片和半导体制冷器管的两个脚分布在所述本体两侧，所述的热敏电阻和光电探测器的两个管脚分别分布在同一侧。

进一步的，所述的光源芯片、光电探测器芯片、热敏电阻以分路器为中心布置。

进一步的，所述的本体呈立方体形，所述壳体两侧设置有安装耳板。

进一步的，所述的分路器底部设置有旋转机构。

进一步的，所述的旋转机构为调节螺丝或微动马达。通过旋转机构的设置可以比较灵活的调节分路器的精度。

本发明的技术方案采用了基于微光学组装工艺的芯片级集成技术，具有集成度高，体积小、性能指标高、匹配性好等特点，可以使光纤陀螺等光纤传感器的体积进一步缩小，能够应用于更多需要更小尺寸的传感器领域。由于集成度高，减少了原分立光学器件方案中至少2次光纤熔接涂覆，免除了至少三段光纤的盘装固定，降低了光纤传感器装配的工艺复杂度，既能够保证传感系统良好的一致性和可靠性，还能减少诸如强度噪声、偏振噪声和提高信噪比，从而进一步提高光纤陀螺等光纤传感系统的精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种小型化光纤传感用光收发组件组成示意图；

图2示出了根据本发明一种小型化光纤传感用光收发组件安装结构示意图；

图3示出了根据本发明一种小型化光纤传感用光收发组件内部结构图。

具体实施方式