[发明专利]一种低噪声APD光电转换装置

说明书

本发明公开了一种低噪声APD光电转换装置，包括：APD模块、APD偏压供电与温度补偿电路、多级放大电路。其中，APD模块包括：APD探测器、温度传感器以及跨阻放大器，APD探测器将输入的光信号转换成电流信号，经跨阻放大器转换成电压信号传给多级放大电路，同时，温度传感器会根据APD模块的温度输出对应的感温电流，偏压供电与温度补偿电路根据感温电流的大小为APD探测器提供经过温度补偿的偏置电压。本发明设计了一种APD光电转换装置，将跨阻放大器封装在APD模块内，降低了跨组放大器耦合的环境噪声水平；并且，基于LT3571升压芯片设计了一种简单的温度补偿电路。

技术领域

本发明涉及一种光电转换装置，特别是一种适用于拉曼分布式光纤温度传感器的低噪声APD光电转换装置。

背景技术

拉曼分布式光纤温度传感器是基于光纤拉曼散射效应的一种分布式光纤传感器，目前已经较广泛地应用于火警监控、石油管道监控等大空间范围的温度测量。测温光纤周围温度的变化会引起拉曼散射光信号的强度变化，通过探测散射光强的变化便可获得待测温度值。

由于光纤拉曼散射信号极弱，需要一种高增益且低噪声的光电转换装置将光信号转换成电信号，传给信号解调电路进行数据解算，拉曼分布式光纤温度传感器一般使用雪崩光电二极管APD将光信号转换为电流信号，并在放大电路中设计一级跨组放大器将APD输出的电流信号再转化为电压信号，再进行放大。由于跨组放大器容易耦合空间中的环境噪声，这种设计的光电转换装置很难达到理想信噪比。

同时，APD的增益受环境温度的影响，需要采取适当控制措施。其中一种方法是将热电制冷器(TEC)和热敏电阻同APD封装在一起，对APD进行温度控制。该方案的封装工艺复杂，制作成本高。另一种方法是根据温度的变化调节APD的偏置电压，以补偿因环境温度变化引起的APD增益变化，但使用该方案的现有电路设计较为复杂。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种低噪声APD光电转换装置，解决了光信号转换成电信号过程中噪声过大，无法达到理想信噪比的问题。

本发明的技术方案是：

一种低噪声APD光电转换装置，包括：APD模块、偏压供电与温度补偿电路；

APD模块接收外部输入的光信号，将光信号转换为电信号向外部输出；同时，APD模块产生感温电流，将感温电流发送给偏压供电与温度补偿电路，并接收偏压供电与温度补偿电路返回的的偏置电压；

偏压供电与温度补偿电路接收APD模块发送的感温电流，根据感温电流发送偏置电压给APD模块。

所述APD模块包括温度传感器、跨组放大器、APD探测器、电阻R1、电阻R_F、电容C_F；

APD探测器的正极连接跨组放大器的反向输入端，APD探测器的负极接收偏压供电与温度补偿电路输入的偏置电压；温度传感器的一端连接+5V，温度传感器的另一端向偏压供电与温度补偿电路输出感温电流；电容C_F的一端连接电阻R_F的一端，共同连接跨组放大器的反向输入端，电容C_F的另一端连接电阻R_F的另一端，共同连接跨组放大器的输出端；电阻R1的一端连接跨组放大器的正向输入端，另一端作为接地端；跨组放大器的正向供电端连接+5V，跨组放大器负向供电端连接-5V，跨组放大器的输出端向外部输出信号电压。

所述偏压供电与温度补偿电路包括升压芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻RS、电阻RT、变阻器RW1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C16、以及电感L1；