一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器制造技术

本发明专利技术涉及光电探测器技术领域，特别是涉及一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，包括16象限光电二极管，所述16象限光电二极管包括16个光电二极管，各个光电二极管共阴极并与电压正极连接，各个光电二极管的阳极分别连接一个对应的信号调理电路，各个信号调理电路的结构相同，包括：电容17、跨阻放大器U18，电容C19，电感L20，取样电阻R21，电阻R22，运算放大器U23。本发明专利技术通过优化电路设计和布局，使得探测器各象限交直流响应均一致，解决了象素串扰问题，极大地提高了探测器的抗电磁干扰性能，设计的16象限光电探测器在MHz带宽内有极高信噪比及宽线性范围，可以实现测量MHz带宽多象限激光强度噪声以及非经典光场在此频段的多象限噪声谱测量。象限噪声谱测量。象限噪声谱测量。

【技术实现步骤摘要】
一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器


[0001]本专利技术涉及光电探测器
，特别是涉及一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器。

技术介绍

[0002]量子信息科学的研究均离不开非经典光场，例如压缩光，纠缠光，目前已广泛应用到量子离物传态，量子密集编码，量子密钥分发及量子精密测量等量子信息学科中。实验中不仅需要产生高质量的非经典光场，还需要对其准确测量。以压缩光为例，为了减少电子学噪声对测量的影响，测得的散粒噪声基准至少要高于电子学噪声10dB。
[0003]量子精密测量及成像中，例如小位移测量或非相干点光源超分辨参数估计中，可以通过本地场投影测量技术结合平衡零拍的方法实现有效测量，但这种方法装置比较复杂，而利用多象限外差探测极大简化了实验装置，是一种简单、高效的测量技术。但是，目前的多象限探测器均采用直流放大设计，无法直接应用于量子通信，量子精密测量及成像等量子信息科学领域，MHz带宽高信噪比交直流多象限光电探测器未见报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，以实现测量MHz带宽多象限激光强度噪声以及非经典光场在此频段的多象限噪声谱测量。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，包括16象限光电二极管，所述16象限光电二极管包括16个光电二极管，各个光电二极管共阴极并通过穿心电容与电压正极连接，各个光电二极管的阳极分别连接一个对应的信号调理电路，各个信号调理电路的结构相同，包括：
[0006]电容C17、跨阻放大器U18，电容C19，电感L20，取样电阻R21，电阻R22，运算放大器U23；
[0007]所述电容C17的一端与对应光电二极管的阳极连接，另一端与跨阻放大器U18的输入端连接，跨阻放大器U18的输出端经电容C19与交流输出端子AC1连接；所述电感L20的一端与对应光电二极管的阳极连接，另一端与取样电阻R21和电阻R22的一端连接，取样电阻R21的另一端接地，电阻R22的另一端与运算放大器U23的输入端连接，运算放大器U23的输出端与直流输出端子DC1连接。
[0008]所述直流输出端子DC1用于监测对应象限的光电二极管的光强，所述交流输出端子用于监测对应象限的光电二极管的强度噪声。
[0009]所述的一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，还包括电源转换电路，所述电源转换电路包括四个电源转换单元，每个电源转换单元为其中四个信号调理电路供电，每个所述电源转换单元包括：
[0010]第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片和第四稳压芯片，所述第一稳压芯片用于将外接正电压转换为+6V直流电压，所述第二稳压芯片用于将+6V直流电压转化为+5V
直流电压后输出；
[0011]所述第三稳压芯片用于将外接负电压转换为
‑
6V直流电压，所述第四稳压芯片用于将
‑
6V直流电压转化为
‑
5V直流电压后输出。
[0012]第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片和第四稳压芯片的型号分别为MC7806、TPS7A4701，MC7906、TPS7A3301；
[0013]所述第一稳压芯片的IN端口与+9V电压及电容C30的一端连接，电容C30的另一端接地，所述第一稳压芯片的GND端口接地，OUT端口与电容C32及电容C33的一端连接，并输出+6V电压，电容C32与电容C33的另一端接地，所述第二稳压芯片的IN端口与EN端口连接并与电容C33的一端连接，所述第二稳压芯片的NR端口与电容C34的一端连接，电容C34的另一端接地，OUT端口与电阻R36及电容C38的一端连接输出+5V电压，电阻R36的另一端与FB端口及电阻R37的一端连接，电阻R37的另一端接地，所述第二稳压芯片的GND端口接地；
[0014]第三稳压芯片的IN端口与
‑
9V电压及电容C39的一端连接，电容C39的另一端接地，所述第三稳压芯片的GND端口接地，OUT端口与电容C41及电容C42的一端连接，并输出
‑
6V电压，电容C41与电容C42的另一端接地，所述第四稳压芯片的IN端口与EN端口连接并与电容C42的一端连接，所述第四稳压芯片的NR端口经电容C43接地，OUT端口与电阻R46及电容C48的一端连接，并输出
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5V电压，电阻R46的另一端与第四稳压芯片的FB端口及电阻R47的一端连接，电阻R47的另一端接地，所述第四稳压芯片的GND端口接地；电容C45设置在第四稳压芯片的FB端口与OUT端口之间。
[0015]述的一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，还包括PCB板，所述16象限光电二极管、信号调理电路和电源转换电路均设置在PCB板上，且各个跨阻放大器U18设置在靠近16象限光电二极管的一侧，电源转换电路和运算放大器U23设置在跨阻放大器U18外侧。
[0016]16象限光电二极管的型号为S8558,电感L20的电感值为1.12mH，所述取样电阻R21阻值为100Ω。
[0017]所述信号调理电路还包括反馈电阻R24、电容C25，电容C26以及电容C27，反馈电阻R24的一端与跨阻放大器U18的反向输入端连接，另一端与跨阻放大器U18的输出端连接；所述电容C17的另一端与跨阻放大器U18的反相输入端连接，电容C25的一端与跨阻放大器U18的反向输入端连接，另一端经电容C26与跨阻放大器U18的输出端连接，电容C27的一端与电容C25的另一端连接，另一端接地。
[0018]所述跨阻放大器U18的型号为OPA818，电容C25，电容C26以及电容C27的容值分别为2.2pF、2.2pF、68pF，电容C17和电容C19的容值分别为1uF、0.1uF，反馈电阻R24的阻值为200kΩ。
[0019]所述信号调理电路还包括电阻R28和电阻R29，所述电阻R22的另一端与运算放大器U23的同相输入端连接，所述运算放大器U23的反相输入端经电阻R28接地，所述运算放大器U23的反相输入端经电阻R29与输出端连接。
[0020]所述运算放大器U23型号为OPA2227，所述电阻R28阻值为50Ω，所述电阻R29阻值为1kΩ。
[0021]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0022]1、本专利技术提供一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，采用电感电容耦合(L
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C耦合)交直流分开及跨阻放大，16象限光电二极管每个象限产生的光电流，经取样电阻R21
产生电压信号，并运算放大器U23，电阻R22，电阻R28及电阻R29构成同相放大电路输出信号接至示波器，用于实时监测各个象限光强变化情况；交流信号经电容C17，进入跨阻放大器U18经电容C19输出信号接至频谱分析仪，每个象限的光电二极管连接的信号调理电路结构相同，16象限光电探测器的电源供电处设置了穿心电容，穿心电容直接安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，其特征在于，包括16象限光电二极管，所述16象限光电二极管包括16个光电二极管，各个光电二极管共阴极并通过穿心电容与电压正极连接，各个光电二极管的阳极分别连接一个对应的信号调理电路，各个信号调理电路的结构相同，包括：电容C17、跨阻放大器U18，电容C19，电感L20，取样电阻R21，电阻R22，运算放大器U23；所述电容C17的一端与对应光电二极管的阳极连接，另一端与跨阻放大器U18的输入端连接，跨阻放大器U18的输出端经电容C19与交流输出端子AC1连接；所述电感L20的一端与对应光电二极管的阳极连接，另一端与取样电阻R21和电阻R22的一端连接，取样电阻R21的另一端接地，电阻R22的另一端与运算放大器U23的输入端连接，运算放大器U23的输出端与直流输出端子DC1连接。2.根据权利要求1所述的一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，其特征在于，所述直流输出端子DC1用于监测对应象限的光电二极管的光强，所述交流输出端子用于监测对应象限的光电二极管的强度噪声。3.根据权利要求1所述的一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，其特征在于，还包括电源转换电路，所述电源转换电路包括四个电源转换单元，每个电源转换单元为其中四个信号调理电路供电，每个所述电源转换单元包括：第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片和第四稳压芯片，所述第一稳压芯片用于将外接正电压转换为+6V直流电压，所述第二稳压芯片用于将+6V直流电压转化为+5V直流电压后输出；所述第三稳压芯片用于将外接负电压转换为
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6V直流电压，所述第四稳压芯片用于将
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6V直流电压转化为
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5V直流电压后输出。4.根据权利要求3所述的一种MHz带宽高信噪比16象限光电探测器，其特征在于，第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片和第四稳压芯片的型号分别为MC7806、TPS7A4701，MC7906、TPS7A3301；所述第一稳压芯片的IN端口与+9V电压及电容C30的一端连接，电容C30的另一端接地，所述第一稳压芯片的GND端口接地，OUT端口与电容C32及电容C33的一端连接，并输出+6V电压，电容C32与电容C33的另一端接地，所述第二稳压芯片的IN端口与EN端口连接并与电容C33的一端连接，所述第二稳压芯片的NR端口与电容C34的一端连接，电容C34的另一端接地，OUT端口与电阻R36及电容C38的一端连接输出+5V电压，电阻R36的另一端与FB端口及电阻R37的一端连接，电阻R37的另一端接地，所述第二稳压芯片的GND端口接地；第三稳压芯片的IN端口与
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9V...

【专利技术属性】
技术研发人员：解雁翔，刘奎，郜江瑞，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：