[发明专利]宽带高灵敏度光接收机

说明书

技术领域

本发明涉及光传感技术领域，且特别涉及一种实用的宽带高灵敏度光接收机。

背景技术

光纤传感器的概念不是新的，早在60年代中期就出现了第一个专利，它包括采用传光束的Fotonic机械位移传感器和采用相位调制的超声波传感器。但是，在更为广阔的领域，即光纤传感技术，取得系列研究却是在10年以后，从那时起光纤技术就突破了那种徘徊不前的状态，进入了一日千里的时代。

光纤传感器的基本原理是：由光源发出的光经过光纤进入调制区，在被测对象的作用下，光的强度、波长、频率、相位、偏振态等光学性质发生了变化，使它成为被调制了的信号，再经过光纤送入光探测器和电信号处理装置，最终获得待测对象的信息。

目前，分布式光纤传感技术是光传感技术领域中最有应用前景的，分布式光纤温度传感技术是近年来发展起来的一种新型传感技术，它利用一根光导纤维作为温度信息的传感和传导介质，可以测量整个光纤长度上的温度变化，其中分布式光纤温度传感器通过一次测量，既可获得光纤所经区域的温度场的完整信息。分布式光纤温度传感器的信号处理技术，是将探测器输出的信号尽可能地去除干扰和噪声，从而得到准确而快速的温度显示和温度数据，这在解决大型重要结构的实时监控、准确测量等问题以及在组成智能材料结构等方面具有重要价值和应用潜力。

然而由于分布式光纤温度传感器的光接收信号很微弱，一般为nW级，所以目前国内能做出性能稳定的分布式光纤温度传感器的厂商很少。分布式光纤传感器问世以来，至今已经出现了许多商业化产品，然而所达到的指标在许多场合下仍不能满足要求。尤其是中长距离(10km)传感测量系统的空间分辨率，目前最高的指标水平为2m，在实用中仍有很大的限制性。究其原因，主要问题是制作一个宽带、高增益、高接收灵敏度的光接收机难度大。因此，拉曼分布式光纤温度传感器的精度、测量长度和空间分辨率仍然有待提高。

发明内容

本发明提出一种实用的宽带高灵敏度光接收机，其为宽带、高增益、高接收灵敏度的光接收机。

为了达到上述目的，本发明提出一种宽带高灵敏度光接收机，包括多路光信号处理回路，每一光信号处理回路包括：依次连接的光检测器、前置放大器和主放大器。

进一步的，所述光检测器为雪崩光电二极管。

进一步的，所述雪崩光电二极管的倍增因子为9.5。

进一步的，所述前置放大器包括场效应管。

进一步的，所述主放大器包括第一级放大器、可控增益放大器和驱动级。

进一步的，所述第一级放大器为超低噪声高速运算放大器，，其电压增益为20dB，带宽大于100MHz。

进一步的，所述可控增益放大器采用AD8352，其带宽大于100MHz，可实现0～28dB之间的任意增益值。

进一步的，所述驱动级采用AD8138，带宽大于100MHz，增益为2dB。

本发明提出一种分布式光纤温度传感器所用的宽带高灵敏度光接收机。通过本发明，不仅可以解决分布式光纤温度传感器生产中的实际问题，而且，为以后相关传感器的研制奠定了基础。所以，宽带高灵敏度光接收机的研制具有重要的实际意义。本发明提出的实用的宽带高灵敏度光接收机，其为宽带、高增益、高接收灵敏度的光接收机。

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的宽带高灵敏度光接收机结构示意图。

图2所示为本发明较佳实施例的主放大器结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

本发明提出一种实用的宽带高灵敏度光接收机，其为宽带、高增益、高接收灵敏度的光接收机。

请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的宽带高灵敏度光接收机结构示意图。本发明提出的宽带高灵敏度光接收机，包括多路光信号处理回路(图中所示为2路分别输入光信号1和光信号2，得到A路模拟信号输出和B路模拟信号输出)，每一光信号处理回路包括：依次连接的光检测器100、前置放大器200和主放大器300。

设计光接收机，首先面临的问题是光检测器100的选择。光检测器100大致可分为PIN光电二极管(PIN-PD)和雪崩光电二极管(APD)。

对分布式光纤温度传感器而言，由于后向散射的拉曼信号非常弱，所以，提高光检测器100的灵敏度成为首要的考虑因素。PIN光电二极管虽然噪声较小，但它不能放大信号。雪崩光电二极管(APD)的噪声较大，但它的内部倍增使得它的灵敏度较高。所以，雪崩光电二极管(APD)可以较好的满足本宽带高灵敏度光接收机的要求。