光纤量子密钥分配系统中光电子器件高精度温度检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤量子密钥分配系统中光电子器件高精度温度检测装置，跨导放大器A和跨导放大器B分别用于将输入差分电压转换成输出电流，并抑制所有的输入共模电压；当间接电流反馈仪表放大器U1稳定工作时，跨导放大器A的输出电流与跨导放大器B的输入电流相等，通过高增益放大器C的反馈实现这一电流的匹配，同时使得跨导放大器B输入端的差分电压与跨导放大器A的输入差分电压相同；间接电流反馈仪表放大器U1第二级输出是高增益放大器C的输出电压，即为间接电流反馈仪表放大器U1的最终输出电压。本发明专利技术通过精确采集微弱的电压变化就可以准确计算器件当前的工作温度。

High precision temperature detection device for optoelectronic device in optical fiber quantum key distribution system

The invention discloses an optoelectronic devices optical fiber quantum key distribution system with high precision temperature detection device, transconductance amplifier A and transconductance amplifier B are used for the differential input voltage into the output current, and suppress the common mode input voltage all; when the indirect current feedback amplifier U1 stability, input current and output current are equal B A transconductance amplifier transconductance amplifier, feedback, the current through the C high gain amplifier, voltage and transconductance amplifier A input differential voltage makes the same transconductance amplifier B input difference at the same time; indirect current feedback amplifier U1 second level output is the output voltage C high gain amplifier, i.e. as the final output voltage feedback amplifier U1 indirect current meter. The invention can accurately calculate the current working temperature of the calculator by accurately collecting the weak voltage change.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤量子密钥分配系统及红外单光子探测器的温度检测方法，尤其涉及一种纤量子密钥分配系统中光电子器件的高精度温度检测装置。
技术介绍
光纤量子密钥分配系统实现中发射端一般采用分布反馈（DFB）激光器作为量子光激光器和同步光激光器，接收端一般采用铟镓砷（InGaAs/InP）雪崩光电二极管（以下简称APD）作为单光子探测器，工作温度对这些器件的性能有着很大的影响。光纤量子密钥分配系统中发射端的量子光激光器波长为1549.32nm，同步光激光器波长为1550.92nm，两个激光器的输出光脉冲输入到密集型波分复用器对应的波长通道（以下简称DWDM）合波后经光纤传输出去，如果激光器的工作温度发生改变，激光器的波长随之发生漂移，激光脉冲所在的DWDM通道的插入损耗随之变大。如果是量子光激光器波长发生偏移使得量子光衰减加大，导致整个量子密钥分配系统最终成码率降低，如果是同步光激光器波长发生偏移使得同步光衰减加大，导致收发双方无法建立起有效的同步机制量子密钥分配系统无法正常运行。同样的情况如果探测器中的APD工作温度发生变化使得APD的雪崩电压随之改变，导致探测效率发生变化，量子密钥分配系统无法正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种光纤量子密钥分配系统中光电子器件的高精度温度检测装置，本光纤量子密钥分配系统中光电子器件的高精度温度检测装置通过精确采集微弱的电压变化就可以准确计算器件当前的工作温度。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：光纤量子密钥分配系统中光电子器件高精度温度检测装置，其特征在于：包括偏置电压源P1、热敏电阻RT、温漂数模转换芯片U2、间接电流反馈仪表放大器U1和模数转换芯片U3；热敏电阻RT一端通过固定阻值电阻R1连接偏置电压P1，另一端接地；热敏电阻RT远地端还与间接电流反馈仪表放大器U1连接，温漂数模转换芯片U2和模数转换芯片U3分别与间接电流反馈仪表放大器U1连接；间接电流反馈仪表放大器U1包含放大器C、跨导放大器A和跨导放大器B；跨导放大器A和跨导放大器B分别用于将输入差分电压转换成输出电流，并抑制所有的输入共模电压；当间接电流反馈仪表放大器U1稳定工作时，跨导放大器A的输出电流与跨导放大器B的输入电流相等，即通过高增益放大器C的反馈实现跨导放大器A的输出电流和跨导放大器B的输入电流的匹配，同时使得跨导放大器B输入端的差分电压与跨导放大器A的输入差分电压相同；间接电流反馈仪表放大器U1还包含两级输出，第一级输出是跨导放大器B的输入差分电压，第二级输出是高增益放大器C的输出电压，即为间接电流反馈仪表放大器U1的最终输出电压。跨导放大器A的输出电流和跨导放大器B的输入电流，两者相等也就实现了他们两个的匹配。进一步的，在跨导放大器B的REF引脚加上一个任意的参考电压Vref，从而为输出电压提供偏置，此时Vout=Av*Vdiff+Vref；参考电压Vref由外置的参考电压源P2提供，外置的参考电压源P2一端连接跨导放大器B的REF，另一端接地。外置的参考电压源P2是一个外置的参考电压源，它为跨导放大器B提供一个参考电压Vref，REF引脚参考电压输入端。热敏电阻阻值随温度变化而变化，阻值发生变化在电路的分压也相应的发生改变。激光器和APD的温度检测就是基于热敏电阻的温度-电压转换，通过精确采集微弱的电压变化就可以准确计算器件当前的工作温度。传统采样方法是基于电桥和三运放仪表放大器，热敏电阻在电桥上的分压经仪表放大器放大后输出到单片机ADC(模数转换)芯片采集当前温度，三运放结构放大器具有高增益、高共模抑制比。由于温度对光电子器件的影响特别大需要更宽的温度采样范围和更高的采样精度，然而三运放结构仪表放大器在单电源供电时，输入共模电压范围受到限制并且三运放仪表放大器的第一级输出信号不仅包含了放大后的差分电压，还包含没有被抑制的共模电压，输出存在较大的局限性不能同时兼容很宽的电压采样范围和很高的电压采样精度。本专利技术采用高精密热敏电阻、超低温票DA（数模转换）芯片和间接电流反馈结构的仪表放大器构成，间接电流反馈结构的仪表放大器具有更低的失调电压、更高的共模抑制比和更宽的共模输入范围，间接电流反馈结构仪表放大器的第一级输出信号已经将共模信号滤除仅包含差分信号，输出精度更高。附图说明图1为本专利技术的间接电流反馈仪表放大器U1的功能框图；图2是本专利技术的电路结构示意图。具体实施方式实施例1参见图1，本光纤量子密钥分配系统中光电子器件高精度温度检测装置，偏置电压源P1、热敏电阻RT、温漂数模转换芯片U2、间接电流反馈仪表放大器U1和模数转换芯片U3；热敏电阻RT一端通过固定阻值电阻R1连接偏置电压P1，另一端接地；热敏电阻RT远地端还与间接电流反馈仪表放大器U1连接，温漂数模转换芯片U2和模数转换芯片U3分别与间接电流反馈仪表放大器U1连接；间接电流反馈仪表放大器U1包含放大器C、跨导放大器A和跨导放大器B；跨导放大器A和跨导放大器B分别用于将输入差分电压转换成输出电流，并抑制所有的输入共模电压；当间接电流反馈仪表放大器U1稳定工作时，跨导放大器A的输出电流与跨导放大器B的输入电流相等，即通过高增益放大器C，高增益放大器是本领域技术名词，是约定俗成的专有名词，的反馈实现跨导放大器A的输出电流和跨导放大器B的输入电流的匹配，同时使得跨导放大器B输入端的差分电压与跨导放大器A的输入差分电压相同；间接电流反馈仪表放大器U1还包含两级输出，第一级输出是跨导放大器B的输入差分电压，第二级输出是高增益放大器C的输出电压，即为间接电流反馈仪表放大器U1的最终输出电压。跨导放大器A的输出电流和跨导放大器B的输入电流，两者相等也就实现了他们两个的匹配。进一步的，在跨导放大器B的REF引脚加上一个任意的参考电压Vref，从而为输出电压提供偏置，此时Vout=Av*Vdiff+Vref；参考电压Vref由外置的参考电压源P2提供，外置的参考电压源P2一端连接跨导放大器B的REF，另一端接地。外置的参考电压源P2是一个外置的参考电压源，它为跨导放大器B提供一个参考电压Vref，REF引脚参考电压输入端。图1是间接电流反馈仪表放大器U1的功能框图，它包含一个高增益放大器C和两个跨导放大器A、B。每个跨导放大器将输入差分电压转换成输出电流，并抑制所有的输入共模电压。当间接电流反馈仪表放大器U1稳定工作时，跨导放大器A的输出电流与跨导放大器的输入电流相等，通过放大器C的反馈实现这一电流的匹配，同时使得跨导放大器B输入端的差分电压与跨导放大器A的输入差分电压相同。仪表放大器包含两级输出，第一级输出是跨导放大器B的输入差分电压，第二级输出是放大器C的输出电压即为仪表放大器的最终输出电压。IN+、IN-为跨导放大器A的输入端，（即仪表放大器的差分输入端）假设输入电压为VIN+和VIN-，则输入共模电压VCM=（VIN++VIN-）/2，输入差分电压Vdiff=VIN+-VIN-，由于放大器C的反馈，跨导放大器B的输入差分电压（仪表放大器的第一级输出电压）也等于Vdiff，此时仪表放大器的第一级输出已经将输入共模电压滤除。这样在输出电阻网络就建立了一个指定的电流I=Vdiff/R1，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤量子密钥分配系统中光电子器件高精度温度检测装置，其特征在于：包括偏置电压源P1、热敏电阻RT、温漂数模转换芯片U2、间接电流反馈仪表放大器U1和模数转换芯片U3；热敏电阻RT一端通过固定阻值电阻R1连接偏置电压P1，另一端接地；热敏电阻RT远地端还与间接电流反馈仪表放大器U1连接，温漂数模转换芯片U2和模数转换芯片U3分别与间接电流反馈仪表放大器U1连接；间接电流反馈仪表放大器U1包含放大器C、跨导放大器A和跨导放大器B；跨导放大器A和跨导放大器B分别用于将输入差分电压转换成输出电流，并抑制所有的输入共模电压；当间接电流反馈仪表放大器U1稳定工作时，跨导放大器A的输出电流与跨导放大器B的输入电流相等，即通过高增益放大器C的反馈实现跨导放大器A的输出电流和跨导放大器B的输入电流的匹配，同时使得跨导放大器B输入端的差分电压与跨导放大器A的输入差分电压相同；间接电流反馈仪表放大器U1还包含两级输出，第一级输出是跨导放大器B的输入差分电压，第二级输出是高增益放大器C的输出电压，即为间接电流反馈仪表放大器U1的最终输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种光纤量子密钥分配系统中光电子器件高精度温度检测装置，其特征在于：包括偏置电压源P1、热敏电阻RT、温漂数模转换芯片U2、间接电流反馈仪表放大器U1和模数转换芯片U3；热敏电阻RT一端通过固定阻值电阻R1连接偏置电压P1，另一端接地；热敏电阻RT远地端还与间接电流反馈仪表放大器U1连接，温漂数模转换芯片U2和模数转换芯片U3分别与间接电流反馈仪表放大器U1连接；间接电流反馈仪表放大器U1包含放大器C、跨导放大器A和跨导放大器B；跨导放大器A和跨导放大器B分别用于将输入差分电压转换成输出电流，并抑制所有的输入共模电压；当间接电流反馈仪表放大器U1稳定工作时，跨导放大器A的输出电流与跨导放大器B的输入电流相等，即通过高...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐焕银，刘云，苗春华，黄敦锋，刘梦婕，吕利影，
申请(专利权)人：安徽问天量子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34