[发明专利]一种差分光电探测装置及光电测试系统

说明书

本发明公开一种差分光电探测装置及光电测试系统，该装置包括相互连接的差分模块、放大模块，差分模块接入两路光信号进行差分运算，输出光电流信号，放大模块接入差分模块输出的光电流信号，转换为电压信号并进行放大后输出，还包括设置在放大模块输出端的输出滤波模块，输出滤波模块将放大模块输出信号中的高频噪声信号滤除，或将放大模块输出信号中高频噪声信号以及谐振信号滤除，输出最终的探测信号；该系统包括声光产生装置、上述差分光电探测装置以及解调模块。本发明具有结构简单、成本低、兼具高带宽、低噪声、无谐振以及稳定性高等优点。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种差分光电探测装置及光电测试系统。

背景技术

在激光测试等技术中经常需要对激光进行调制，如法拉旋光角的测试、Bell-Bloom光磁共振测试等，测试过程中为得到测试所需的光电流信号，需要对同束激光进行差分处理以实现光电探测。目前光电探测器通常是先对同束激光进行差分，再由放大电路转换为电压信号并进行放大，其中放大电路中反馈电阻值设置为较小值，则整个光电探测器的带宽较小。而在测试过程中通常对调制的频率要求较高，比如光磁共振实验，如果激光的调制频率达不到磁场对应的共振频率，则实验现象就无法产生，又如Bell-Bloom光磁共振实验，在地磁约50000nT的情况下，铯原子对应的共振频率约为175K，而为了满足较高的频率需求，则要求光电探测需要具备较高的带宽，上述低带宽的光电探测器无法满足高频调制激光测试等的高带宽需求。

为了提高上述光电探测器的带宽，目前有效的解决方法就是通过设置反馈电阻使得其中的放大电路具备较高的带宽，即为放电电路配置较大的反馈电阻，但是当反馈电阻值比较大时，又会产生以下问题：

1)系统输出信号不稳定，会产生谐振信号而影响有效信号的输出；

2)由于反馈电阻值较大，提高放大器放大倍数的同时也会放大噪声信号，极大的影响了系统输出信号的质量。

中国专利申请201210387443.1公开一种高共模抑制比的光电差分探测器，包括两个光电二极管、差分微调电路以及跨阻放大电路，通过调节差分微调电路使得两个光电二极管D21和D22的光电流响应速度高度相近或者相等，以提高两个光电探测器差分情况下的一致性，从而提高共模抑制比。但是该光电差分探测器直接使用跨阻放大电路，且在放大器前端设置电阻，因而使用时跨阻阻值必须设置为较小值，仅能用于低频率信号的应用中，且对于高频信号，放大器前端的电阻和光电二极管组合会产生振荡，影响系统信号的稳定性，即无法适用于高频激光信号的应用中，整个探测器的带宽非常窄。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、兼具高带宽、低噪声以及稳定性高的差分光电探测装置及光电测试系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种差分光电探测装置，包括相互连接的差分模块、放大模块，所述差分模块接入两路光信号进行差分运算，输出光电流信号，所述放大模块接入所述差分模块输出的光电流信号，转换为电压信号并进行放大后输出，其特征在于：还包括设置在所述放大模块输出端的输出滤波模块，所述输出滤波模块将所述放大模块输出信号中的高频噪声信号滤除，或将所述放大模块输出信号中高频噪声信号以及谐振信号滤除，输出最终的探测信号。

作为本发明装置的进一步改进，所述输出滤波模块包括低通滤波电路。

作为本发明装置的进一步改进，所述低通滤波电路为可调输出低通滤波电路，通过调节所述可调输出低通滤波电路的输出，以控制滤除所需的谐振信号、高频噪声信号。

作为本发明装置的进一步改进，所述输出滤波模块具体为可调输出滤波电路，通过调节所述可调输出滤波电路的输出，以控制滤除所需的谐振信号、高频噪声信号。