一种差分光电探测装置及光电测试系统制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术具有结构简单、成本低、兼具高带宽、低噪声、无谐振以及稳定性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种差分光电探测装置及光电测试系统
本专利技术涉及光电探测
，尤其涉及一种差分光电探测装置及光电测试系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、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，本专利技术提出的技术方案为：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。作为本专利技术装置的进一步改进，所述输出滤波模块包括低通滤波电路。作为本专利技术装置的进一步改进，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。作为本专利技术装置的进一步改进，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。作为本专利技术装置的进一步改进，所述放大模块还包括连接在所述放大器电路单元两端的谐振消除电路单元，用于形成反馈回路以消除所述放大器电路单元输出信号中的谐振信号。作为本专利技术装置的进一步改进，所述谐振消除电路单元具体为由多个电容构成的T型电容网络结构，通过调节所述T型电容网络结构的输出电容值以消除所需的谐振信号。作为本专利技术装置的进一步改进，所述T型电容网络结构具体包括第一电容C1、第二电容C2以及可调电容C3，所述第一电容C1、所述第二电容C2的一端分别连接所述可调电容C3，所述第一电容C1的另一端连接所述放大模块的输入端，所述第二电容C2的另一端连接至所述放大模块的输出端，以形成T型网络结构，通过调节所述可调电容C3的电容值以消除所需的谐振信号。作为本专利技术装置的进一步改进，所述差分模块包括由两个光电二极管串接构成的差分平衡电路，所述差分平衡电路当两个所述光电二极管接收到的光强不同时，产生光电流信号输出。作为本专利技术装置的进一步改进，所述放大模块包括放大器电路单元以及并联在所述放大器电路单元两端的反馈电路单元，所述反馈电路单元包括反馈电阻Rf；所述反馈电阻Rf为可调电阻。本专利技术进一步公开一种光电测试系统，包括依次连接的声光产生装置、上述差分光电探测装置以及解调模块，所述声光产生装置产生所需的两路光信号，输出给所述差分光电探测装置，经所述差分光电探测装置输出最终的探测信号后，输出给所述解调模块，所述解调模块接收所述差分光电探测装置输出的探测信号进行解调，输出解调后信号。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术差分光电探测装置，通过在放大模块输出端设置输出滤波模块，使得当提高放大模块带宽时，可以通过输出端的输出滤波模块将由于提高放大模块带宽而产生的谐振信号、高频噪声信号滤除，从而可以有效提高装置的带宽，同时解决产生的谐振、噪声影响问题，实现兼具高带宽、低噪声、无谐振以及高稳定性的光电探测，能够满足高频调制激光测试等的高带宽需求；2)本专利技术差分光电探测装置，进一步通过使用低通滤波器滤除高频噪声信号、谐振信号，以消除谐振信号、噪声信号对有效信号的影响，结构简单、实现成本低，能够进一步降低装置的结构复杂度以及实现成本；3)本专利技术差分光电探测装置，进一步在放大模块的输出端设置输出滤波模块的基础上，在放大器电路单元的反馈两端设置谐振消除电路单元，由放大模块内部的谐振消除电路单元来消除产生的谐振信号，能够进一步消除由于提高带宽而产生的谐振问题，从而提高装置带宽的同时，能够尽可能的减少谐振影响问题，提高装置的稳定性能。附图说明图1是本实施例差分光电探测装置的结构示意图。图2是本实施例差分光电探测装置的具体电路结构示意图。图3是本实施例光电测试系统的结构示意图。图4是本实施例光电测试系统的具体结构示意图。图例说明：1、差分模块；2、放大模块；21、放大器电路单元；22、反馈电路单元；23、谐振消除电路单元；3、输出滤波模块。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本实施例差分光电探测装置包括相互连接的差分模块1、放大模块2，差分模块1接入两路光信号进行差分运算，输出光电流信号，放大模块2接入差分模块1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2输出端的输出滤波模块3，输出滤波模块3将放大模块2输出信号中的谐振信号、高频噪声信号滤除，输出最终的探测信号。本实施例上述差分光电探测装置，通过在放大模块2输出端设置输出滤波模块3，使得当提高放大模块2带宽时，可以通过输出端的输出滤波模块3将由于提高放大模块2带宽而产生的谐振信号、高频噪声信号滤除，从而可以有效提高装置的带宽，同时解决产生的谐振、噪声影响问题，实现兼具高带宽、低噪声、无谐振以及高稳定性的光电探测，能够满足高频调制激光测试等的高带宽、低噪声需求。如图2所示，本实施例，差分模块1包括由两个光电二极管(光电二极管D1、D2)串接构成的差分平衡电路，光电二极管D1、D2分别连接电源电压VDD，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差分光电探测装置，包括相互连接的差分模块(1)、放大模块(2)，所述差分模块(1)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(2)接入所述差分模块(1)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(2)输出端的输出滤波模块(3)，所述输出滤波模块(3)将所述放大模块(2)输出信号中的高频噪声信号滤除，或将所述放大模块(2)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。

【技术特征摘要】
1.一种差分光电探测装置，包括相互连接的差分模块(1)、放大模块(2)，所述差分模块(1)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(2)接入所述差分模块(1)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(2)输出端的输出滤波模块(3)，所述输出滤波模块(3)将所述放大模块(2)输出信号中的高频噪声信号滤除，或将所述放大模块(2)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。2.根据权利要求1所述的差分光电探测装置，其特征在于：所述输出滤波模块(3)包括低通滤波电路。3.根据权利要求2所述的差分光电探测装置，其特征在于：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。4.根据权利要求1所述的差分光电探测装置，其特征在于：所述输出滤波模块(3)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。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的差分光电探测装置，其特征在于：所述放大模块(2)还包括连接在所述放大器电路单元(21)两端的谐振消除电路单元(23)，用于形成反馈回路以消除所述放大器电路单元(21)输出信号中的谐振信号。6.根据权利要求5所述的差分光电探测装置，其特征在于：所述谐振消除电路单元(23)具体为由多个电容构成的T型电容网...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，李瑫，刘帅，曹华翔，袁昭岚，
申请(专利权)人：湖南红太阳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43