本发明专利技术公开一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置和方法，属于光电信号探测及处理技术领域，包括光探测转换单元，用于探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号；直流高频分离单元，用于将电信号分离成直流信号和高频信号；电流转电压及直流电压放大单元，用于将直流信号转换成直流电压信号并对所转换成的直流电压信号进行放大；直流驱动单元；高频放大单元，用于对高频信号进行放大；直流高频合路单元，用于将经电流放大后的直流电压信号和放大后的高频信号合成并输出；高频放大单元为采用砷化镓工艺制备的射频放大器或者微波放大器。其能探测及放大从直流到20GHz的光调制信号。还公开一种用于超宽带光信号探测及放大的方法。放大的方法。放大的方法。
【技术实现步骤摘要】
一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置及方法
[0001]本专利技术涉及光电信号探测及处理
，具体涉及一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置及方法。
技术介绍
[0002]随着光通信、光传输、微波光子、光纤传感等技术的不断发展，光信号探测及处理是光电领域一项重要且运用广泛的技术，尤其是在一些高速、高带宽的脉冲信号传输及同步系统，对光调制信号的传输质量提出非常高的要求，尤其是在接收端的光电探测，不仅需要探测较微弱的光调制信号，而且光调制信号的速率、带宽都越来越高，对光探测部分的探测和处理电路（放大）的速率和带宽也越来越高。首先，需要对微弱的光信号进行较大带宽的光电探测，把光信号尽可能失真小的转化为电信号，因为该调制光信号既具有直流成分也具有极高频成分，传输时需要从直流到高频全频域还原，失真要小，另外，由于信号微弱还需要对转换的电信号进行全频域包含直流成分尽可能失真小的同步放大，达到理想的运用幅度大小。所以，电信号的放大电路对高速、超宽带信号的还原放大同样至关重要。超宽带这里定义为从DC一直到20GHz的频率范围。
[0003]传统的光探测技术普遍采用APD（雪崩二极管型光电探测器）探测器进行光电转换，利用APD的雪崩效应从而得到较高的增益放大，后续的放大处理一般都是简单的利用基于BJT三极管运算放大器进行放大。传统技术存在几个问题：1、APD的信号调制带宽较窄，一般在GHz以下，无法达到10GHz、20GHz这种级别以上的高带宽；2、APD的价格高；3、所用的运算放大器受限于硅的材料工艺，带宽有限，目前普遍在几百兆赫兹级别，难于应付高达20GHz的高速、高带宽放大要求。现有部分技术也采用PIN探测器进行光电转换，但是同样受限于后续的运算放大电路，难于满足高达20GHz的高速、高带宽要求。传统技术一般对信号的放大通过BJT三极管类的运算放大器，对于直流和低频（低于几百兆赫兹）进行放大，对于高频无能为力，由此大大限制了运用的范围。
[0004]为此，期望寻求一种技术方案以至少减轻上述问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于：提供一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置及方法，其能实现从直流到20GHz超宽带微弱光调制信号的探测及放大，达到尽可能无失真地还原及放大有用信号的目的。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置，包括：光探测转换单元，其用于探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号；直流高频分离单元，其用于将电信号分离成直流信号和高频信号；电流转电压及直流电压放大单元，其用于将直流信号转换成直流电压信号并对所转换成的直流电压信号进行放大；
直流驱动单元，其用于对放大后的直流电压信号的驱动电流进行放大；高频放大单元，其用于对高频信号进行放大；直流高频合路单元，其用于将经电流放大后的直流电压信号和放大后的高频信号合成并输出；其中，高频放大单元为采用砷化镓工艺制备的射频放大器或者微波放大器；光探测转换单元包括PIN光探测芯片、第一电容、光输入口、电信号输出口、供电输入口正极和接地端，PIN光探测芯片包括光电二极管、第一电阻、第二电阻，光电二极管的正极与电信号输出口电气连接，第一电阻的一端与光电二极管的正极电气连接，第一电阻的另一端与接地端电气连接，第二电阻的一端与光电二极管的负极电气连接，第二电阻的另一端与供电输入口正极电气连接，第一电容的一端与供电输入口正极电气连接，第一电容的另一端与接地端电气连接；直流高频合路单元包括第三电感、第四电容、放大后的高频信号输入口、电流放大后的直流电压信号输入口、合成信号输出口，第四电容的一端与放大后的高频信号输入口电气连接，第四电容的另一端与合成信号输出口电气连接，第三电感的一端与电流放大后的直流电压信号输入口电气连接，第三电感的另一端与第五电阻的一端电气连接，第五电阻的另一端与合成信号输出口电气连接。
[0007]所述光探测转换单元为PIN型光电探测器。
[0008]所述直流放大单元包括：电流检测芯片或差分放大电路，其用于将直流信号转换成直流电压信号；运算放大电路，其用于对所转换成的直流电压信号进行放大。
[0009]所述运算放大电路为增益可调节的运算放大电路。
[0010]一种用于超宽带光信号探测及放大的方法，包括以下步骤：步骤1，探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号；步骤2，将电信号分离成直流信号和高频信号；步骤3，将直流信号转换成直流电压信号并对所转换成的直流电压信号进行放大；步骤4，对放大后的直流电压信号的驱动电流进行放大；步骤5，采用砷化镓工艺制备的射频放大器或者微波放大器对高频信号进行放大；步骤6，将经电流放大后的直流电压信号和放大后的高频信号合成并输出；步骤1中，探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号的光探测转换单元包括PIN光探测芯片、第一电容、光输入口、电信号输出口、供电输入口正极和接地端，PIN光探测芯片包括光电二极管、第一电阻、第二电阻，光电二极管的正极与电信号输出口电气连接，第一电阻的一端与光电二极管的正极电气连接，第一电阻的另一端与接地端电气连接，第二电阻的一端与光电二极管的负极电气连接，第二电阻的另一端与供电输入口正极电气连接，第一电容的一端与供电输入口正极电气连接，第一电容的另一端与接地端电气连接；步骤6中，将经电流放大后的直流电压信号和放大后的高频信号合成并输出的直流高频合路单元包括第三电感、第四电容、放大后的高频信号输入口、电流放大后的直流电压信号输入口、合成信号输出口，第四电容的一端与放大后的高频信号输入口电气连接，第四电容的另一端与合成信号输出口电气连接，第三电感的一端与电流放大后的直流电压信号输入口电气连接，第三电感的另一端与第五电阻的一端电气连接，第五电阻的另一端与
合成信号输出口电气连接。
[0011]所述步骤1采用PIN型光电探测器探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号。
[0012]所述步骤3采用电流检测芯片或差分放大电路将直流信号转换成直流电压信号，采用运算放大电路对所转换成的直流电压信号进行放大。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益技术效果：本专利技术首先使用了一个创新的直流高频分离单元，直流部分通路还是沿用运算放大器和驱动电路信号进行放大，运算放大器的放大的倍数即增益可以根据高频的放大的倍数进行调节对齐，确保全频域的幅度平坦；高频部分通路引入GaAs材料类的高频放大器或微波放大器对高频信号进行放大，同时在输出端采用直流和高频合路电路，将信号完整还原再输出。本专利技术大大改善了光电探测和处理信号的速率和带宽，而且失真小，频带内波动平坦，易实现，运用领域大大扩展。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的电路的原理结构示意图；图2为本专利技术的光探测转换单元的一种典型的探测器电路结构示意图；图3为本专利技术的直流高频分离单元的一种直流高频分离电路结构示意图；图4为本专利技术的电流转电压计直流电压放大单元的一种电流转电压及直流电压放大电路结构示意图；图5为本专利技术的直流驱动单元的一种直流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置，其特征在于，包括：光探测转换单元，其用于探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号；直流高频分离单元，其用于将电信号分离成直流信号和高频信号；电流转电压及直流电压放大单元，其用于将直流信号转换成直流电压信号并对所转换成的直流电压信号进行放大；直流驱动单元，其用于对放大后的直流电压信号的驱动电流进行放大；高频放大单元，其用于对高频信号进行放大；直流高频合路单元，其用于将经电流放大后的直流电压信号和放大后的高频信号合成并输出；其中，高频放大单元为采用砷化镓工艺制备的射频放大器或者微波放大器；光探测转换单元包括PIN光探测芯片、第一电容、光输入口、电信号输出口、供电输入口正极和接地端，PIN光探测芯片包括光电二极管、第一电阻、第二电阻，光电二极管的正极与电信号输出口电气连接，第一电阻的一端与光电二极管的正极电气连接，第一电阻的另一端与接地端电气连接，第二电阻的一端与光电二极管的负极电气连接，第二电阻的另一端与供电输入口正极电气连接，第一电容的一端与供电输入口正极电气连接，第一电容的另一端与接地端电气连接；直流高频合路单元包括第三电感、第四电容、放大后的高频信号输入口、电流放大后的直流电压信号输入口、合成信号输出口，第四电容的一端与放大后的高频信号输入口电气连接，第四电容的另一端与合成信号输出口电气连接，第三电感的一端与电流放大后的直流电压信号输入口电气连接，第三电感的另一端与第五电阻的一端电气连接，第五电阻的另一端与合成信号输出口电气连接。2.根据权利要求1所述用于超宽带光信号探测及放大的电路装置，其特征在于，所述光探测转换单元为PIN型光电探测器。3.根据权利要求1所述用于超宽带光信号探测及放大的电路装置，其特征在于，所述直流放大单元包括：电流检测芯片或差分放大电路，其用于将直流信号转换成直流电压信号；运算放大电路，其用于对所转换成的直流电压信号进行放大。4.根据权利要求3所述用于超宽带光信号探测及放大的电路装置，其特征在于，所述运算放大电路为增益可调节的运算放大电路。5.一种用于超宽带...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建国，何迟光，廖清华，吴喜平，付敏，
申请(专利权)人：上海三菲半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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