CN106154436A - 一种同轴光探测器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种同轴光探测器。本发明实施例方法包括：光口适配器、滤光组件、连接管体以及包括光电二极管的同轴型镭射二极体模组(TO-CAN)；所述连接管体的两端分别与所述光口适配器和所述TO-CAN相连，所述滤光组件位于所述连接管体内；所述光口适配器用于与光纤相连，来自所述光纤的光束经所述光口适配器导向所述滤光组件，经所述滤光组件滤光后出射至所述光电二极管。本发明实施例能够实现对光束进行滤光以使得同轴光探测器中的光电二极光接收到特定波长的光束的功能且降低了光信号在自由空间和光纤之间转换时造成的光损耗。

Description

一种同轴光探测器

技术领域

本发明涉及光探测器件，尤其涉及一种同轴光探测器。

背景技术

同轴光探测器用于将光信号转换为电信号。目前的同轴光探测器并不具备特定波长接收的功能，在一些需针对特定波长接收的应用中，需要在同轴光探测器的光路前端增加滤光装置来选择特定波长的光束，再使用该同轴光探测器来接收该特定波长的光束。请参阅图1，图1为现有技术中常用的光路的结构示意图。如图1所示，滤光装置101的入射光路和光纤11相连，滤光装置101的出射光路通过光纤11和同轴光探测器102相连。光纤11内传输的光信号出射至滤光装置101内，经滤光装置101滤光后该光信号内特定波长的光束出射并经光纤11传输到同轴光探测器102，被该同轴光探测器102转换为电信号。

然而，在这些针对特定波长接收的应用中，由于需额外增加滤光装置，不利于该同轴光探测器所在模块的小型化布局，而且，滤光装置和同轴光探测器通过光纤互相连接，光信号在多次通过自由空间到光纤的转换后，会带来较大的额外损耗。

发明内容

本发明实施例提供了一种同轴光探测器，能够实现对光束进行滤光以使得同轴光探测器中的光电二极光接收到特定波长的光束的功能且降低了光信号在自由空间和光纤之间转换时造成的光损耗。

第一方面提供一种同轴光探测器，包括：

光口适配器、滤光组件、连接管体以及包括光电二极管的同轴型镭射二极体模组(TO-CAN)；所述连接管体的两端分别与所述光口适配器和所述TO-CAN相连，所述滤光组件位于所述连接管体内；

所述光口适配器用于与光纤相连，来自所述光纤的光束经所述光口适配器导向所述滤光组件，经所述滤光组件滤光后出射至所述光电二极管。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述滤光组件包括沿光路依次排序的准直透镜、滤光件和汇聚透镜。

结合第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述滤光组件的中心轴与所述光口适配器出射光束至所述滤光组件的出光口偏离预置距离，且所述滤光件的入射面垂直于所述滤光组件的中心轴。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式、第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述同轴光探测器还包括第一套筒，所述第一套筒位于所述连接管体内，且所述第一套筒的一端与所述光口适配器相互固定；

所述滤光组件固定在所述第一套筒内。

结合第一方面的第三种实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述滤光组件还包括具有第一端和第二端的第二套筒，所述第二套筒固定在所述第一套筒的靠近所述光口适配器的一端内；

所述准直透镜固定在所述第二套筒内，所述滤光件固定在所述的第二套筒的第二端的端面上。

结合第一方面，在第一方面的第五种实现方式中，所述光口适配器包括底座、套筒和用于与所述光纤相连的插芯，所述底座具有相对的第一端面和第二端面；

所述底座上设置有贯穿所述第一端面和所述第二端面的通孔，且所述通孔位于所述第一端面上的开口的口径小于位于所述第二端面上的开口的口径，使得所述通孔的内壁上形成朝向所述第二端面的环形台阶；

所述滤光组件从所述第二端面一侧***所述通孔内并抵持在所述环形台阶上，

所述套筒的一端固定在所述第一端面上，且所述插芯的部分嵌在所述套筒内且另一部分嵌在所述通孔内。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式、第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述连接管体包括首尾连接的调节环和连接套筒，所述调节环背向所述连接套筒的一端与所述光口适配器相连，所述连接套筒背向所述调节环的一端与所述TO-CAN相连。

结合第一方面的第六种实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，所述调节环由绝缘材料制成。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式、第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述连接管体的长度为可调的。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式、第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第九种实现方式中，所述TO-CAN还包括管座和管帽，所述光电二极管固定在所述管座朝向所述连接管体的一面上；

所述管帽盖设在所述光电二极管上，用于将所述光电二极管密封在所述管帽和所述管座围成的空间内；

所述管帽上还设置有呈平面状的透光窗口，经所述滤光组件滤光的光束穿过所述透光窗口入射至所述光电二极管。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明中，通过将具有滤光功能的滤光组件集成到同轴光探测器内，且集成有滤光组件的同轴光探测器相比原来的同轴光探测器的整体尺寸并没有显著增加，使得本发明中的同轴光探测器在保持小型化的同时实现了对光束进行滤光以使得同轴光探测器中的光电二极光接收到特定波长的光束的功能，而且，减少了光信号在自由空间和光纤之间的转换次数，进而降低了光信号在自由空间和光纤之间转换时造成的光损耗。

附图说明

图1为现有技术中常用的光路的结构示意图；

图2为本发明的同轴光探测器的一个实施例的结构框架图；

图3为图2所示同轴光探测器的结构示意图；

图4为本发明的同轴光探测器的工作原理示意图；

图5为图3所示同轴光探测器中的光口适配器的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种同轴光探测器，能够实现对光束进行滤光以使得同轴光探测器中的光电二极光接收到特定波长的光束的功能且降低了光信号在自由空间和光纤之间转换时造成的光损耗。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、***、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图2，图2为本发明的同轴光探测器的一个实施例的结构框架图。本实施例中，同轴光探测器2包括光口适配器21、滤光组件22、连接管体23以及同轴型镭射二极体模组(英文全称：Transistor-Outline CAN，缩写：TO-CAN)24。

请参阅图3，图3为图2所示同轴光探测器的结构示意图。本实施例中，该TO-CAN 24包括光电二极管241，用于将入射的光信号转换为电信号。所述连接管体23的两端分别与该光口适配器21和TO-CAN 24相连，以将使得光口适配器21和TO-CAN 24相互固定。具体的，该连接管体23的两端可以通过粘接或者焊接(例如电阻焊接)的方式分别和光口适配器21和TO-CAN24相连，以保证连接管体23内部中空处的密封性。当然，上述连接方式仅为举例，在此不作限制。

在所述连接管体23内，光口适配器21和TO-CAN 24之间还设有滤光组件22，用于对入射的光束中预置范围内的光透射并对除预置范围内的光以外的其余光进行反射。

光口适配器21用于与光纤相连，来自所述光纤的光束经所述光口适配器21导向所述滤光组件22，经所述滤光组件22透射的部分光出射至所述光电二极管241。

本实施例中，通过将具有滤光功能的滤光组件集成到同轴光探测器内，且集成有滤光组件的同轴光探测器相比原来的同轴光探测器的整体尺寸并没有显著增加，使得本发明中的同轴光探测器在保持小型化的同时实现了接收特定波长的功能，而且，减少了光信号在自由空间和光纤之间的转换次数，进而降低了光信号在自由空间和光纤之间转换时造成的光损耗。

本实施例中，滤光组件22的结构有多种形式，下面结合图3对其中的一种具体结构进行描述。如图3所示，滤光组件22包括沿光路依次排序的准直透镜221、滤光件222和汇聚透镜223。来自光纤的光束经光口适配器21导向准直透镜221进行准直。经准直的光束入射至滤光件222，该滤光件222用于透射波长位于预置范围内的光，并反射波长位于除所述预置范围以外其余范围内的光。本实施例中，该滤光件222为滤光片，当然，滤光件222也可以有其他结构形式，在此不作限制。经滤光件222透射的光束被汇聚透镜223汇聚至TO-CAN 24中的光电二极管241上，被光电二极管241转换为电信号。

由于滤光片的设计原理使得滤光片对入射该滤光片的光束的透过率曲线随着该入射光束的入射角度的改变而改变，而在一些应用中同轴光探测器对入射光电二极管的光束的波长范围有着较为严格的要求。因此，在现有技术中，一种常用的组装方法是调整滤光片的摆放角度，以改变滤光片的入射光束的入射角度，使得经滤光片透射的光束的光谱符合要求。然而，在该种组装方法中，在滤光片调节好摆放角度后粘接固定时容易出现一定的偏移，导致滤光片透射的光束的光谱与目标光谱出现偏差。

优选的，本实施例中，所述滤光组件22的中心轴与所述光口适配器21的出光口偏离预置距离，且所述滤光件222的入射面垂直于所述滤光组件22的中心轴。为描述清楚，本实施例的滤光组件中，准直透镜的光轴和汇聚透镜的光轴重合，滤光组件22的中心轴指的是该准直透镜221和汇聚透镜223所重合的光轴。所述光口适配器21的出光口指的是光口适配器21用于将光束出射至滤光组件22的出光口。

如图4所示，图4为本发明的同轴光探测器的工作原理示意图。图4中的A位置位于准直透镜221的入光面一侧的焦点上，B位置位于A位置沿垂直于光轴L的方向偏离该光轴L预置距离d后的位置上。当光口适配器21的出光口位于A位置时，光口适配器21的出光口出射的发散光束经准直透镜221准直成一束与光轴L平行的平行光出射。当光口适配器21的出光口位于B位置时，光口适配器21的出光口出射的发散光束经准直透镜221准直后成一束平行光光束出射，其中该束平行光与光轴L的夹角为θ，θ＝arctan(d/f)，其中f为准直透镜221的焦距。

这样，在组装同轴光探测器的过程中，固定滤光件时无需调整滤光件的摆放角度，而是通过移动滤光组件以改变滤光组件的中心轴与光口适配器的出光口的偏离距离，来调整入射滤光件的光束的入射角度，以此可以将滤光组件的位置调整至使得滤光件透射的光束的光谱符合目标光谱的一个位置。由于将滤光组件固定至调整好的位置上时不易发生偏差，本实施例中采用的结构能够提高成品率。

本实施例中，为方便移动滤光组件，优选的，同轴光探测器2还包括第一套筒25。该第一套筒25设于连接管体23内，且该第一套筒25的一端与光口适配器21相互固定。例如，该第一套筒25可以通过粘接或者焊接的方式固定在光口适配器21上。所述滤光组件22固定在第一套筒25内。具体的，该滤光组件22可以粘接在第一套筒25内或者过盈嵌套在第一套筒25内。这样，可以在组装同轴光探测器的过程中通过移动第一套筒来移动滤光组件。

在组装本实施例的同轴光探测器时，可以将固定有滤光组件的第一套筒固定在光口适配器上，且将连接管体固定在TO-CAN 24上，然后将该光口适配器和TO-CAN 24相互连接。本实施例中同轴光探测器的结构有利于光轴光探测器的组装，减少组装成本。

本实施例中，滤光组件22中准直透镜221和滤光件222相互固定的方法有多种。优选的，滤光组件22还包括具有第一端和第二端的第二套筒224，所述第二套筒224的第一端与所述光口适配器21相互固定。具体的，本实施例中，所述第二套筒224固定在所述第一套筒25的靠近所述光口适配器21的一端内。

所述准直透镜221固定在所述第二套筒224内，所述滤光件222固定在所述的第二套筒224的第二端的端面上，其中，所述第二套筒224的第二端的端面所在平面与所述滤光组件22的中心轴垂直，以使得固定在第二端的端面上的滤光件222与所述滤光组件22的中心轴垂直。具体的，该准直透镜221可以通过过盈嵌套在第二套筒内的方式来固定在第二套筒224内，滤光件222可粘接在第二套筒的第二端的端面上。

本实施例中，由于第二套筒的设置，在组装滤光组件时无需将准直透镜和滤光件进行耦合调整，进而简化了同轴光探测器的组装过程，避免了因滤光片的摆放角度不合格而导致降低同轴光探测器的成品率，有利于同轴光探测器的批量生产。

本发明中的同轴光探测器在组装时，将固定有滤光组件22的光口适配器21和TO-CAN 24通过连接管体23连接时，TO-CAN 24中的光电二极管241有可能并不位于汇聚透镜223的焦点上，也即汇聚透镜223所汇聚的光束在光电二极管241上形成的光斑并不是汇聚光斑。

因此，优选的，所述连接管体23的长度为可调的，这样，可通过调节连接管体23的长度来调节汇聚透镜223和TO-CAN 24中光电二极管241的距离，以使得光电二极管241位于汇聚透镜的焦点上。

或者，连接管体23也可以不是长度可调的。优选的，本实施例中，所述连接管体23包括首尾连接的调节环231和连接套筒232，所述调节环231背向所述连接套筒232的一端与所述光口适配器21相连，所述连接套筒232背向所述调节环231的一端与所述TO-CAN 24相连。这样，可以方便在产品组装时可以根据不同需要选择不同的长度的调节环231与连接套筒232组装，该调节环起到调整滤光组件与光电二极管之间的距离的作用。优选的，该调节环231可由绝缘材料制成，以使得调节环231同时起到电隔离的作用。该绝缘材料可以是陶瓷材料，在此不作限制。

现有技术中，TO-CAN的结构一般包括管座、设置在该管座上的光电二极管以及将所述光电二极管密封在管帽和管座围成的空间内，该管帽上设置有球面的透光窗口，光束通过该透光窗口入射至光电二极管上。

优选的，本实施例中，光电二极管241固定在管座朝向连接管体23的一面上。且与现有技术中的TO-CAN不同的是，本实施例中的TO-CAN 24中的管帽242上的透光窗口2421呈平面状。这样可以缩短汇聚透镜223和光电二极管241之间的距离，进而缩短同轴光探测器的长度，有利于同轴光探测器的小型化。

本实施例中，光口适配器有多种结构形式。下面结合图3和图5对其中的一种具体结构进行描述，图5为图3所示同轴光探测器中的光口适配器的结构示意图。本实施例中，光口适配器21包括底座211、套筒212和用于与所述光纤相连的插芯213。该底座211可由金属材料制成，具有相对的第一端面(图中用虚线L1表示)和第二端面(图中用虚线L2表示)。该套筒212和插芯213可由陶瓷材料制成。

所述底座211上设置有贯穿所述第一端面和所述第二端面的通孔2111，且所述通孔2111位于所述第一端面上的开口的口径小于位于所述第二端面上的开口的口径，使得所述通孔2111的内壁上形成朝向所述第二端面的环形台阶2112。

所述滤光组件22从所述底座211的第二端面一侧***所述通孔2111内并抵持在所述环形台阶2112上。所述套筒212的一端固定在所述底座211的第一端面上，且所述插芯213的部分嵌在所述套筒212内且另一部分嵌在所述通孔2111内。

所述光口适配器21和光纤相连时，所述插芯213背向底座211的一端与光纤接口相连，其中该光纤接口与光纤相连，以使得插芯213能够接收来自该光纤的光束，并将该光束导向连接管体23内的滤光组件22。

本实施例中，由于插芯的部分长度和滤光组件的部分长度和底座的厚度重合，能够减小同轴光探测器的长度，有利于同轴光探测器的小型化。需注意的是，本实施例中，光口适配器中还可以包括其他部件，并不限于上述描述部件，在此不作限制。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种同轴光探测器，其特征在于，包括：

光口适配器、滤光组件、连接管体以及包括光电二极管的同轴型镭射二极体模组(TO-CAN)；所述连接管体的两端分别与所述光口适配器和所述TO-CAN相连，所述滤光组件位于所述连接管体内；

所述光口适配器用于与光纤相连，来自所述光纤的光束经所述光口适配器导向所述滤光组件，经所述滤光组件滤光后出射至所述光电二极管。

2.根据权利要求1所述的同轴光探测器，其特征在于，所述滤光组件包括沿光路依次排序的准直透镜、滤光件和汇聚透镜。

3.根据权利要求2所述的同轴光探测器，其特征在于，所述滤光组件的中心轴与所述光口适配器出射光束至所述滤光组件的出光口偏离预置距离，且所述滤光件的入射面垂直于所述滤光组件的中心轴。

4.根据权利要求1至3任一所述的同轴光探测器，其特征在于，所述同轴光探测器还包括第一套筒，所述第一套筒位于所述连接管体内，且所述第一套筒的一端与所述光口适配器相互固定；

所述滤光组件固定在所述第一套筒内。

5.根据权利要求4所述的同轴光探测器，其特征在于，所述滤光组件还包括具有第一端和第二端的第二套筒，所述第二套筒固定在所述第一套筒的靠近所述光口适配器的一端内；

所述准直透镜固定在所述第二套筒内，所述滤光件固定在所述的第二套筒的第二端的端面上。

6.根据权利要求1所述的同轴光探测器，其特征在于，所述光口适配器包括底座、套筒和用于与所述光纤相连的插芯，所述底座具有相对的第一端面和第二端面；

所述底座上设置有贯穿所述第一端面和所述第二端面的通孔，且所述通孔位于所述第一端面上的开口的口径小于位于所述第二端面上的开口的口径，使得所述通孔的内壁上形成朝向所述第二端面的环形台阶；

所述滤光组件从所述第二端面一侧***所述通孔内并抵持在所述环形台阶上，

所述套筒的一端固定在所述第一端面上，且所述插芯的部分嵌在所述套筒内且另一部分嵌在所述通孔内。

7.根据权利要求1至3任一项所述的同轴光探测器，其特征在于，所述连接管体包括首尾连接的调节环和连接套筒，所述调节环背向所述连接套筒的一端与所述光口适配器相连，所述连接套筒背向所述调节环的一端与所述TO-CAN相连。

8.根据权利要求7所述的同轴光探测器，其特征在于，所述调节环由绝缘材料制成。

9.根据权利要求1至3任一项所述的同轴光探测器，其特征在于，所述连接管体的长度为可调的。

10.根据权利要求1至3任一项所述的同轴光探测器，其特征在于，所述TO-CAN还包括管座和管帽，所述光电二极管固定在所述管座朝向所述连接管体的一面上；

所述管帽盖设在所述光电二极管上，用于将所述光电二极管密封在所述管帽和所述管座围成的空间内；

所述管帽上还设置有呈平面状的透光窗口，经所述滤光组件滤光的光束穿过所述透光窗口入射至所述光电二极管。