專利名稱：光電探測裝置的強光保護模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及了 一種用于光電探測裝置的強光保護模塊，其是采用光開光對光電探測系統(tǒng)的接收端進行強光保護，抑制噪聲(包括背景噪聲、干擾噪聲、近距離假目標的回波、大氣的散射干擾等)，并從干擾輻射中分辨有效信號。
背景技術：
光開關是新一代全光網(wǎng)絡的關鍵器件，利用先進的光電集成技術，實現(xiàn)迅速的光信號開關，可用于實現(xiàn)一路光信號的光通斷作用和多路光信號的通道切換。在光保護系統(tǒng)、光網(wǎng)絡測試與監(jiān)測系統(tǒng)中具有廣泛應用，適用于長距離、強電磁干擾和空中、水下、地面埋設等各種環(huán)境。光開關可選波長范圍寬，開關速度快，具有低插插入損耗，穩(wěn)定可靠。光電探測主要就是對光信號進行接收，再將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，之后運用相關技術將信號提取出來。因為接收到的信號往往并不只包含所需的信號，還會包含一些干擾信號，這些干擾信號被稱為噪聲，噪聲包括外部和系統(tǒng)自身的噪聲。因此，如何將所需的信號從噪聲中提取出來就顯得至關重要。目前，已經(jīng)發(fā)展出一些相關的技術應用于光電探測。從干擾輻射中分辨出信號的方法通常有，視場法、光譜分辨法、視頻帶寬法，時間分辨法等。視場法主要是用減小接收視場角的方法抑制一部分背景輻射，但接收視場角太小會使瞄準、跟蹤和準直發(fā)生困難，使接收信號減弱。光譜分辨法用減小光學濾光片帶寬的方法來抑制背景輻射。時間分辨主要用來抑制近距離假目標的干擾。在實際應用過程中，當接收端接收到很強的光信號時，往往由于接收端電路缺乏高壓保護措施導致光接收組件被擊穿損傷，從而造成光模塊故障，影響了整個探測系統(tǒng)的正常運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，其是結(jié)合光譜分辨法和時間分辨法，利用光開關的優(yōu)秀特性將其應用于光電探測系統(tǒng)的接收端的強光保護。大部分強光保護對光電探測系統(tǒng)后端的電路進行改進，以達到強光保護的目的，增加系統(tǒng)的復雜性。其是直接對到達光電探測器表面的光信號進行處理，采用光開關可同時實現(xiàn)對非工作波長起濾波作用，并對工作波長有分時通斷，使系統(tǒng)更緊湊簡潔，易于集成，有效對光電探測系統(tǒng)的接收端進行強光保護，提高光模塊的可靠性和實用性。本發(fā)明涉及一種光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，包括:一光開關，該光開關接收光信號；一光電探測裝置，該光電探測裝置的輸入端與光開關的輸出端連接，將接收到的光信號轉(zhuǎn)為電信號；一控制電路，該控制電路的輸入端與光電探測裝置的輸出端連接，控制電路對光電探測裝置發(fā)來的信號進行處理。本發(fā)明的有益效果是:1.本發(fā)明通過采用光開關實現(xiàn)強光保護，光開關同時實現(xiàn)濾波和時間分辨作用。2.利用光開關實現(xiàn)時間分辨作用，比起傳統(tǒng)方法-利用后端的工作和控制電路實現(xiàn)，降低工作和控制電路的復雜度，具有調(diào)試方便、性能穩(wěn)定的優(yōu)點。3.光開關可與光電探測系統(tǒng)接收端集成，減小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)的便攜性和可靠性。4.光開關可精確選擇有效光信號，適用于任意多個工作波長同時工作，提高系統(tǒng)的可調(diào)諧性。傳統(tǒng)方式的光譜分辨法采用對接收端的光學鏡片鍍膜方法，對于單一工作波長適用，對多個工作波長的方式較受限制。


為進一步說明本發(fā)明的具體技術內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，其中:圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2MEMS光開關強光保護工作狀態(tài)一，光譜分辨功能實現(xiàn)強光保護圖3MEMS光開關強光保護工作狀態(tài)二，時間分辨功能實現(xiàn)強光保護
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊10，包括:—光開關I,該光開關I接收光信號；一光電探測裝置2，該光電探測裝置2的輸入端與光開關I的輸出端連接，將接收到的光信號轉(zhuǎn)為電信號；一控制電路3，該控制電路3的輸入端與光電探測裝置2的輸出端連接，控制電路對光電探測裝置2發(fā)來的信號進行處理。所述的光開關I對光信號進行快速導通和關斷，光信號開關I響應時間從毫秒級到飛秒級。所述的光開關I是機械式光開關外、磁光開關、M-Z型干涉式光開關、熱光開關、聲光開關、液晶光開關或MEMS光開關。所述的光開關I對非工作波長光信號實現(xiàn)濾波作用，選出需要的工作波長，由一光通道轉(zhuǎn)換到另一光通道或直接關斷。所述的光開光I對光電探測系統(tǒng)的接收端進行強光保護，抑制噪聲(包括背景噪聲、干擾噪聲、近距離假目標的回波、大氣的散射干擾等)，并從干擾輻射中分辨有效信號。所述的光開關I對非工作波長光信號實現(xiàn)濾波作用，選出需要的工作波長(即有效的光信號)，由一光通道轉(zhuǎn)換到另一光通道或直接關斷；所述的光開關I對工作波長起時間分辨作用，對工作波長進行分時通斷，實現(xiàn)強光保護。對近距離的假目標的回波干擾進行距離選通，對近距離假目標回波的光信號切斷，直至發(fā)射脈沖離開某一最小距離才開始開通。所述的光電探測裝置2是光電二極管、光電三級管、光電倍增管、雪崩光電二極管、增強型光電極管、微通道板、微球板、真空雪崩光電二極管或單光子探測器。本發(fā)明利用光開關，同時實現(xiàn)光譜分辨法和時間分辨法，直接對到達光電探測器表面的光信號進行處理，利用光開關實現(xiàn)光電探測系統(tǒng)的接收端的強光保護。本發(fā)明采用光開光對光電探測系統(tǒng)的接收端進行強光保護，抑制噪聲(包括背景噪聲、干擾噪聲、近距尚假目標的回波、大氣的散射干擾等)，并從干擾福射中分辨有效信號。本發(fā)明結(jié)合光譜分辨法和時間分辨法，利用光開關實現(xiàn)光電探測系統(tǒng)的接收端的強光保護。大部分強光保護對光電探測系統(tǒng)后端的電路進行改進，以達到強光保護的目的，這樣增加了系統(tǒng)的復雜性。本發(fā)明直接對到達光電探測器表面的光信號進行處理，采用光開關實現(xiàn)對非工作波長的濾波作用，選出需要的工作波長(即有效的光信號)，并對工作波長進行分時通斷，實現(xiàn)強光保護。本發(fā)明提供的強光保護方法使光電探測系統(tǒng)更緊湊簡潔，易于集成，有效對光電探測系統(tǒng)的接收端進行強光保護，提高光模塊的可靠性和實用性。本發(fā)明適用于測距、雷達、遙感等的接收端的強光保護，并不限于以上幾方面的應用。光開關的種類很多，除了傳統(tǒng)的機械式光開關外，還有磁光開關、M-Z型干涉式光開關、熱光開關、聲光開關、液晶開關、MEMS開關等。本實例以微鏡反射式MEMS開關為例，描述如何用光開關實現(xiàn)光電探測中的強光保護，光開關同時實現(xiàn)濾波和時間分辨作用。目標物體返回的信號光入射到光電探測系統(tǒng)的接收端，接收端探測到后輸出電脈沖，工作控制電路對電脈沖進行放大等處理，最后在終端上顯示測量的信號值。其中，放置在光電探測系統(tǒng)的接收端之前的光開關為接收端選擇合適有效的光信號，直接對到達光電探測器表面的光信號進行處理，對非工作波長的起濾波作用，選出需要的工作波長(即有效的光信號)，并對工作波長進行分時通斷，實現(xiàn)強光保護。實例1:本實例以二維微鏡反射式4X4型MEMS光開關為例，其中λ1, λ2，λ 3為非工作波長，λ4為工作波長。圖2和圖3分別是本實例中光開關的兩個不同工作狀態(tài)。圖2為MEMS光開關強光保護工作狀態(tài)一，光譜分辨功能實現(xiàn)強光保護。圖3為MEMS光開關強光保護工作狀態(tài)二，時間分辨功能實現(xiàn)強光保護。MEMS光開關易于集成和控制,二維光開關的微鏡和光路在同一個平面上,微鏡有開或關兩種狀態(tài)，通過移動適當位置的反射鏡使其反射光束可將任意輸入光束耦合為輸出信號。一個NXN的MEMS微鏡矩陣用來連接N條輸入光路和N條輸出光路，這種結(jié)構(gòu)為N2結(jié)構(gòu)。其控制電路比較簡單，一般只需要提供足夠的驅(qū)動電壓使微鏡發(fā)生動作即可。二維微鏡光開關中微鏡的運動方式主要有彈出式、扭轉(zhuǎn)式和滑動式。當光開光工作時，其驅(qū)動脈沖電壓加載到光開關的微透鏡陣列上，可滑動的驅(qū)動器向支撐梁運動，使支撐梁和微鏡之間的鉸鏈扣住，將帶有鉸鏈的微反射鏡從襯底表面抬升到與表面垂直的位置，實現(xiàn)光路在直通狀態(tài)與反射狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在本實例中，MEMS光開關直接對到達光電探測器表面的光信號進行處理。在圖2中，MEMS光開關處于工作狀態(tài)一，光譜分辨作用實現(xiàn)強光保護。此時，對非工作波長入1;入2，λ 3，其控制電路使光開關中的微透鏡處于反射狀態(tài)，光路將非工作波長λ 1，λ 2,λ3 轉(zhuǎn)入舍棄端，起到濾波作用。工作波長λ 4的光路處于直通狀態(tài)，將有效光信號入4送到輸出端，選出需要的工作波長。此工作狀態(tài)實現(xiàn)對非工作波長濾除的強光保護功能。在圖3中，MEMS光開關處于工作狀態(tài)二，時間分辨作用實現(xiàn)強光保護。此時，工作波長λ 4的光路上的微透鏡升起，對工作波長進行分時通斷，對近距離的假目標的回波干擾進行距離選通，對近距離假目標回波的光信號切斷，直至發(fā)射脈沖離開某一最小距離才開始開通，實現(xiàn)時間分辨的強光保護功能。
雖然這里在有限數(shù)量的實施例的上下文中說明并描述了本發(fā)明，可以在不脫離本發(fā)明的基本特征的精神之內(nèi)以多種形式實施本發(fā)明。例如，實例中采用的二維微鏡反射式4X4型MEMS光開關，也可用三維MEMS光開關或NXN型光開關實現(xiàn)，以及使用其他類型的光開關，如磁光開關、M-Z型干涉式光開關、熱光開關、聲光開關、液晶開關實現(xiàn)強光保護功能，應用于測距、雷達、遙感接收端的強光保護。因此，總體地講，說明并描述的實施例將認為是說明但不作為限制。因此，附加的權(quán)利要求書而不僅僅通過前面的說明書表示本發(fā)明的范圍，希望在此由權(quán)利要求書等同的意思和范圍之內(nèi)將包含所有的變化。
權(quán)利要求
1.一種光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，包括: 一光開關，該光開關接收光信號； 一光電探測裝置，該光電探測裝置的輸入端與光開關的輸出端連接，將接收到的光信號轉(zhuǎn)為電信號； 一控制電路，該控制電路的輸入端與光電探測裝置的輸出端連接，控制電路對光電探測裝置發(fā)來的信號進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，其中所述的光開關對光信號進行快速導通和關斷，光信號開關響應時間從毫秒級到飛秒級。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，其中所述的光開關是機械式光開關外、磁光開關、M-Z型干涉式光開關、熱光開關、聲光開關、液晶光開關或MEMS光開關。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，其中所述的光開關對非工作波長光信號實現(xiàn)濾波作用，選出需要的工作波長，由一光通道轉(zhuǎn)換到另一光通道或直接關斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，其中所述的光電探測裝置是光電二極管、光電三級管、光電倍增管、雪崩光電二極管、增強型光電極管、微通道板、微球板、真空雪崩光電二極管或單光子探測器。
全文摘要
一種光電探測系統(tǒng)接收端的強光保護模塊，包括一光開關，該光開關接收光信號；一光電探測裝置，該光電探測裝置的輸入端與光開關的輸出端連接，將接收到的光信號轉(zhuǎn)為電信號；一控制電路，該控制電路的輸入端與光電探測裝置的輸出端連接，控制電路對光電探測裝置發(fā)來的信號進行處理。本發(fā)明是直接對到達光電探測器表面的光信號進行處理，采用光開關可同時實現(xiàn)對非工作波長起濾波作用，并對工作波長有分時通斷，使系統(tǒng)更緊湊簡潔，易于集成，有效對光電探測系統(tǒng)的接收端進行強光保護，提高光模塊的可靠性和實用性。
文檔編號G01J1/02GK103090967SQ20131000507
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者林學春, 楊盈瑩, 于海娟, 王文婷, 張景園 申請人:中國科學院半導體研究所