前置光放大接收组件制造技术

本发明专利技术公开了一种前置光放大接收组件，包括依次连接的多模光纤、可调谐带通光滤波器、可调谐光衰减器、光纤放大器和光开关；所述多模光纤一端熔接耦合球面透镜，另一端拉锥后与可调谐带通光滤波器连接；该前置光放大接收组件还包括光电探测器和综合控制电路，所述光电探测器的输入端与所述光纤放大器的输出端连接，所述光电探测器的输出端与所述综合控制电路的输入端连接；所述综合控制电路的一个输出控制端与所述可调谐光衰减器连接，另一个输出控制端与所述光纤放大器的一个输入端连接；第三个输出控制端连接所述可调谐带通光滤波器。本发明专利技术动态响应范围大大提升，具有稳定性好、可靠性高、结构紧凑、便于系统集成等特点。

Preamplifier receiving module

The invention discloses a preamplifier receiving module, which comprises a sequentially connected multimode optical fiber, a tunable bandpass filter, a tunable optical attenuator, an optical amplifier and an optical switch; a fused coupled spherical lens at one end of the multimode optical fiber and a tunable bandpass optical filter after tapering at the other end; the preamplifier receiving module also comprises a photodetector and a comprehensive control. The output end of the photoelectric detector is connected with the input end of the fiber amplifier, the output end of the photoelectric detector is connected with the input end of the integrated control circuit, one output control end of the integrated control circuit is connected with the tunable optical attenuator, the other output control end is connected with one input end of the fiber amplifier, and the third output is connected with the input end of the fiber amplifier. The control end is connected with the tunable bandpass optical filter. The dynamic response range of the invention is greatly improved, and has the characteristics of good stability, high reliability, compact structure and easy system integration.

【技术实现步骤摘要】
前置光放大接收组件
本专利技术涉及激光探测领域，特别涉及一种前置光放大接收组件。
技术介绍
目前，在激光测距、激光雷达、空间激光通信等系统中，接收通道一般采用耦合透镜+空间滤波器+光电探测器的配置，由于耦合透镜与空间滤波器均为空间光学元件，容易在振动冲击等恶劣环境下出现松动、偏移等问题，可靠性较差；此外，为了提升作用距离，光电探测器通常采用高灵敏度的雪崩光电二极管、单光子探测器或者带前置跨阻放大的接收组件，在近程探测条件下，由于激光回波信号太强而非常容易造成光电探测器饱和甚至损坏，也会导致近程探测盲区增大；而在远程探测条件下，由于受限于光电探测器本身灵敏度，最大作用距离也受到了限制。这大大限制了激光探测系统的实际使用效能，急需在确保激光探测系统高可靠性的情况下，提升其响应动态范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种动态响应范围大大提升，具有稳定性好、可靠性高、结构紧凑、便于系统集成的前置光放大接收组件。为达上述目的所采用的技术方案是：提供一种前置光放大接收组件，包括依次连接的多模光纤、可调谐带通光滤波器、可调谐光衰减器、光纤放大器和光开关；所述多模光纤一端熔接耦合球面透镜，另一端拉锥后与可调谐带通光滤波器连接；该前置光放大接收组件还包括光电探测器和综合控制电路，所述光电探测器的输入端与所述光纤放大器的输出端连接，所述光电探测器的输出端与所述综合控制电路的输入端连接；所述综合控制电路的一个输出控制端与所述可调谐光衰减器连接，另一个输出控制端与所述光纤放大器的一个输入端连接；第三个输出控制端连接所述可调谐带通光滤波器；输入光信号通过所述球面透镜进入拉锥后多模光纤，再进入所述可调谐带通光滤波器进行滤波，滤除输入光信号中的多余背景噪声；经滤波后的光信号进入所述可调谐光衰减器进行衰减，并经过所述光纤放大器进行增益放大，经放大后的光信号再耦合进入所述光电探测器中，所述光电探测器将光信号转换为电信号；所述综合控制电路接收来自所述光电探测器输出的电信号，并依据输入光信号的强度大小进行调节，将输入光信号的大小调节至所述光电探测器响应的正常功率范围内。接上述技术方案，所述球面透镜为半球形或椭球形结构。接上述技术方案，所述光电探测器为光纤耦合式的PIN或APD光电二极管，或者单光子探测器，光电探测器监控光纤放大器输出光的大小，并反馈到所述综合控制电路。接上述技术方案，所述光开关为MEMS型，或磁光型，或电光型可调光开关。接上述技术方案，所述多模光纤为大数值孔径多模光纤，芯径大于等于50μm，数值孔径大于等于0.12，其一端与球面透镜的球心耦合，另一端进行拉锥处理，并与单模光纤进行熔接。接上述技术方案，所述可调谐带通光滤波器为300～2000nm波段内的尾纤式窄带光滤波器，通过光纤熔接方式，耦合到所述可调谐光衰减器上。接上述技术方案，所述可调谐光衰减器为300～2000nm波段内的MEMS型或磁光型或电光型可调光衰减器中的一种，通过光纤熔接方式，耦合到所述光纤放大器上；接上述技术方案，该综合控制电路包括接收控制电路、驱动温控电路、衰减控制电路、滤波控制电路和主控制电路，所述主控制电路通过所述接收控制电路与所述光电探测器连接，通过所述驱动温控电路与所述光纤放大器连接，通过所述衰减控制电路与所述可调谐光衰减器连接，还通过所述滤波控制电路与所述可调谐带通光滤波器连接；输入光信号通过所述球面透镜进入拉锥后多模光纤，再进入所述可调谐带通光滤波器，所述主控制电路控制所述滤波控制电路调节所述可调谐带通光滤波器的中心波长和带宽，滤除输入光信号中的多余背景噪声；经滤波后的光信号进入所述可调谐光衰减器进行衰减，并经过所述光纤放大器进行增益放大，经放大后的光信号再耦合进入所述光电探测器中，所述光电探测器将光信号转换为电信号；所述接收控制电路接收来自所述光电探测器输出的电信号，进行低噪声放大，并对所述光电探测器进行增益控制，同时与所述主控制电路进行通信。接上述技术方案，所述综合控制电路自动调节的过程为：如果输入光信号超过一定强度，所述主控制电路分别通过所述衰减控制电路、所述驱动温控电路与所述接收控制电路进行组合调节，增大所述可调谐光衰减器的衰减倍数，降低所述光纤放大器的放大增益，同时降低所述光电探测器的增益大小，最终将输入光信号的大小降低至所述光电探测器响应的正常功率范围内；如果输入光信号未达到一定强度，所述主控制电路分别通过所述驱动温控电路与所述接收控制电路进行组合调节，增大所述光纤放大器的放大增益和所述光电探测器的增益大小，最终将输入光信号的大小提升至所述光电探测器响应的正常功率范围内。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的前置光放大接收组件，该组件采用全光纤光路设计，其采用一端熔接耦合球面透镜，另一端拉锥的大数值孔径多模光纤作为散射回波激光信号接收器，并对尾纤式可调谐带通光滤波器、尾纤式可调谐光衰减器、光纤放大器、尾纤式光电探测器以及尾纤式光开关进行熔接处理，显著提升了该组件的可靠性与环境适应性，同时通过综合控制电路动态组合调节尾纤式可调谐光衰减器与光纤放大器，结合尾纤式光开关，确保耦合进入探测系统探测器的功率值始终处于其线性区，动态响应范围大大提升，具有稳定性好、可靠性高、结构紧凑、便于系统集成等特点，可广泛应用于激光测距、激光雷达、空间激光通信等激光探测系统。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例前置光放大接收组件的结构示意图；图2是本专利技术实施例主控制电路的具体结构及其连接关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例的前置光放大接收组件100，以1550nm的激光雷达为例，包括一端熔接耦合球面透镜01，另一端拉锥的大数值孔径多模光纤02、尾纤式可调谐带通光滤波器03、尾纤式可调谐光衰减器04、光纤放大器05、尾纤式光电探测器06、综合控制电路07及尾纤式光开关08，可调谐带通光滤波器03、可调谐光衰减器04、光电探测器06、光开关08均可选择尾纤式的，其中：本专利技术的一个实施例中，球面透镜01可为半球形结构或者椭球形结构，可选择K9玻璃材料，该球形结构具有180度的视场角，最大限度地接收来自空间的散射激光信号，该实施例中主要用于接收空间的1550nm散射激光信号，通过熔接方式将其球心焦点处与105μm/125μm多模光纤端面进行耦合；大数值孔径多模光纤02可为105μm/125μm多模光纤，数值孔径大于等于0.12，本专利技术的该实施例中选择0.22，其一端与球面透镜01的球心耦合，另一端进行拉锥处理，并与单模光纤(如SMF28e)进行熔接，这样便于与市面上成熟的光纤元器件进行兼容，降低使用成本；可调谐带通光滤波器03可为300～2000nm波段内的尾纤式窄带光滤波器，带宽范围可为几nm到几十nm。本专利技术该实施例中，波长调节范围1530～1565nm，带宽为10nm，通过光纤熔接方式，耦合到尾纤式可调谐光衰减器04上；可调谐光衰减器04可为300～2000nm波段内的MEMS型或磁光型或电光型可调光衰减器中的一种，通过光纤熔接方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前置光放大接收组件，其特征在于，包括依次连接的多模光纤、可调谐带通光滤波器、可调谐光衰减器、光纤放大器和光开关；所述多模光纤一端熔接耦合球面透镜，另一端拉锥后与可调谐带通光滤波器连接；该前置光放大接收组件还包括光电探测器和综合控制电路，所述光电探测器的输入端与所述光纤放大器的输出端连接，所述光电探测器的输出端与所述综合控制电路的输入端连接；所述综合控制电路的一个输出控制端与所述可调谐光衰减器连接，另一个输出控制端与所述光纤放大器的一个输入端连接；第三个输出控制端连接所述可调谐带通光滤波器；输入光信号通过所述球面透镜进入拉锥后多模光纤，再进入所述可调谐带通光滤波器进行滤波，滤除输入光信号中的多余背景噪声；经滤波后的光信号进入所述可调谐光衰减器进行衰减，并经过所述光纤放大器进行增益放大，经放大后的光信号再耦合进入所述光电探测器中，所述光电探测器将光信号转换为电信号；所述综合控制电路接收来自所述光电探测器输出的电信号，并依据输入光信号的强度大小进行调节，将输入光信号的大小调节至所述光电探测器响应的正常功率范围内。

【技术特征摘要】
1.一种前置光放大接收组件，其特征在于，包括依次连接的多模光纤、可调谐带通光滤波器、可调谐光衰减器、光纤放大器和光开关；所述多模光纤一端熔接耦合球面透镜，另一端拉锥后与可调谐带通光滤波器连接；该前置光放大接收组件还包括光电探测器和综合控制电路，所述光电探测器的输入端与所述光纤放大器的输出端连接，所述光电探测器的输出端与所述综合控制电路的输入端连接；所述综合控制电路的一个输出控制端与所述可调谐光衰减器连接，另一个输出控制端与所述光纤放大器的一个输入端连接；第三个输出控制端连接所述可调谐带通光滤波器；输入光信号通过所述球面透镜进入拉锥后多模光纤，再进入所述可调谐带通光滤波器进行滤波，滤除输入光信号中的多余背景噪声；经滤波后的光信号进入所述可调谐光衰减器进行衰减，并经过所述光纤放大器进行增益放大，经放大后的光信号再耦合进入所述光电探测器中，所述光电探测器将光信号转换为电信号；所述综合控制电路接收来自所述光电探测器输出的电信号，并依据输入光信号的强度大小进行调节，将输入光信号的大小调节至所述光电探测器响应的正常功率范围内。2.根据权利要求1所述的前置光放大接收组件，其特征在于，所述球面透镜为半球形或椭球形结构。3.根据权利要求1所述的前置光放大接收组件，其特征在于，所述光电探测器为光纤耦合式的PIN或APD光电二极管，或者单光子探测器，光电探测器监控光纤放大器输出光的大小，并反馈到所述综合控制电路。4.根据权利要求1所述的前置光放大接收组件，其特征在于，所述光开关为MEMS型，或磁光型，或电光型可调光开关。5.根据权利要求1所述的前置光放大接收组件，其特征在于，所述多模光纤为大数值孔径多模光纤，芯径大于等于50μm，数值孔径大于等于0.12，其一端与球面透镜的球心耦合，另一端进行拉锥处理，并与单模光纤进行熔接。6.根据权利要求1所述的前置光放大接收组件，其特征在于，所述可调谐带通光滤波器为300~2000nm波段内的尾纤式窄带光滤波器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，孙峰，崔索超，郑建奎，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶重工集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42