CN113359249A - 一种光耦结构 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种光耦结构。在该光耦结构中，发光器发射的光线经过分束镜后被分成至少两束，分别照射至各个受光器，各个受光器在接收到相应光线后，产生光电流并通过外部输出电路输出，所以该光耦结构为一路输入、多路输出，即可以实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的传输；又因为发光器只能发光而不能接受光、受光器只能接收光而不能发光以及两者之间绝缘，所以该光耦结构可以实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的单向传输并保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘。另外，该光耦结构通过增设分束镜和相应增加受光器的个数便可实现上述传输，因此，该光耦结构可以以低连接成本实现上述传输。
Description
技术领域
本发明涉及光电设备技术领域，特别是涉及一种光耦结构。
背景技术
光耦，全称光耦合器，又可称为光电隔离器或光电耦合器，其是一种以光为媒介来进行电信号传输的器件，即将发光器和受光器封装于同一管壳内，发光器在接收到电信号时发光，而受光器感受到光时产生光电流并输出，从而实现电-光-电的转换。其具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输入和输出之间绝缘以及单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛应用。
通常情况下，光耦为一路输入、一路输出，所以可以实现一路外部输入电路向一路外部输出电路的单向传输，并保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘；如果想实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的单向传输并保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘，则需要在每个外部输出电路与外部输入电路之间均设置光耦，但是如此会使得电路的连接成本增加。
因此如何以低连接成本实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的单向传输，并保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘，是目前亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光耦结构，通过该光耦结构可以以低连接成本实现一路输入电路向多路输出电路的单向传输，并保证输入电路与输出电路之间绝缘。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本申请提供一种光耦结构，包括：发光器、分束镜和N个受光器；N为大于1的整数；其中：
所述发光器与一路外部输入电路相连，所述分束镜设置于所述发光器的出射光路上；
每个所述受光器与一路外部输出电路相连，N个所述受光器分别设置于所述分束镜的N个出射光路上；
所述发光器、所述分束镜和全部所述受光器封装于同一管壳内。
可选的，所述发光器发射的光线为可见光、红外光或者紫外光。
可选的，在每个所述出射光路与所述分束镜表面的相交位置上，镀有一层调光薄膜；
所述调光薄膜为在满足预设条件后阻断所述分束镜的相应出射光路的一种薄膜。
可选的，当所述发光器发射的光线为红外光时，所述调光薄膜的材料为二氧化钒基材料，所述预设条件为：所述调光薄膜自身温度达到相变阈值温度。
可选的，还包括：调控装置；其中：
所述调控装置在接收到调控信号后，对相应所述调光薄膜进行调控，使其满足所述预设条件。
可选的，当所述调光薄膜的材料为二氧化钒基材料时，所述调控装置为温控装置。
可选的，在发光器的出射光路上以及所述发光器和所述分束镜之间，还设置有聚光装置，所述聚光装置为将所述发光器发射的发散光变成平行光的装置。
可选的，所述聚光装置为凸透镜，所述发光器设置于所述凸透镜的焦点位置。
可选的，从所述分束镜输出的N个光束的强度之比为预设比例。
由上述技术方案可知，本发明提供了一种光耦结构，具体包括：发光器、分束镜和N个受光器；N为大于1的整数。在该光耦结构中，发光器发射的光线经过分束镜后被分成至少两束，分别照射至各个受光器，各个受光器在接收到相应光线后，产生光电流并通过外部输出电路输出，所以该光耦结构为一路输入、多路输出，即可以实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的传输；又由于发光器只能发光而不能接受光、受光器只能接收光而不能发光以及两者之间绝缘，所以该光耦结构可以实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的单向传输并保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘；另外，该光耦结构通过增设分束镜和相应增加受光器的个数便可实现上述传输，因此，该光耦结构可以以低连接成本实现上述传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种光耦结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种光耦结构示意图；
图3为本申请实施例提供的再一种光耦结构示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种光耦结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了可以以低连接成本实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的单向传输，并保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘，本申请实施例提供一种光耦结构，其具体结构如图1(图中仅以N＝2为例进行展示)所示，包括：发光器01、分束镜02和N个受光器03。
其中，N为大于1的整数，可根据实际情况进行选取，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
在该光耦结构中，发光器01与一路外部输入电路相连，每个受光器03与一路外部输出电路相连；分束镜02设置于发光器01的出射光路上，N个受光器03分别设置于分束镜02的N个出射光路上；发光器01、分束镜02和受光器03均封装于同一管壳内。
其中，分束镜02是指在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束或更多束，这种镀膜玻璃就叫做分束镜02。
下面以分束镜02将发光器01发射的一束光分成两束为例，即N＝2为例，对该光耦结构的工作原理进行说明，其具体为：
发光器01在接收到电信号时向分束镜02发射光线，分束镜02将该束光线分成两束，分别输出至两个受光器03；两个受光器03在感受到光线后产生光电流并通过各自的外部输出电路将其输出。
由此可知，该光耦结构为一路输入、多路输出，即可以实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的传输；又由于发光器01只能发光而不能接受光、受光器03只能接收光而不能发光以及两者之间绝缘，所以该光耦结构可以实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的单向传输并保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘。
另外，该光耦结构通过增设分束镜02和相应增加受光器03的个数便可实现一路外部输入电路向多路外部输出电路的单向传输，并可保证外部输入电路与外部输出电路之间绝缘，因此，可以以低连接成本实现上述传输。
可选的，发光器01发射的光线可以为可见光，也可以为红外光，还可以为紫外光，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。
通常情况下，优选发光器01为发光二极管，在实际应用中，包括但不限于此优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内；相应的，以发光器01发射的光线为红外光为例，此时发光二极管具体为红外线发光二极管，其余情况可由上述推知，此处不再对其进行详细描述。
另外，需要说明的是，在实际应用中，分束镜02通过设计，可以使得分束镜02输出的N个光束的强度之比为预设比例，从而使得该光耦结构中各个受光器03输出的电流之比等于预设比例，即可以对各路外部输出电路输出的电流进行调控。
本申请另一实施例提供光耦结构的另一种实施方式，其具体结构如图2所示，在上述实施方式的基础上，还包括：N个调光薄膜04；具体而言，在每个出射光路与分束镜02表面的相交位置上，镀有一层调光薄膜04；并且，当调光薄膜04在满足预设条件后，自身可以阻断相应出射光路，实现对光耦结构的输出调节，比如，从原来的5路输出调节为4路输出。
可选的，当发光器01发射的光线为红外光时，调光薄膜04的材料可以为二氧化钒基材料，在实际应用中，包括但不限于此材料，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
其中，二氧化钒基材料在自身温度超过自身相变阈值温度后，自身原本对红外光的透光性逐渐向对红外光的反射性转变，即起到阻隔红外光的效果；因此，由二氧化钒基材料制成的调光薄膜04利用二氧化钒基材料的上述特性即可实现对分束镜02的相应出射线路的阻隔。
需要说明的是，二氧化钒的相变阈值温度通常为68℃，但是，可以通过在二氧化钒中添加其他元素方法改变二氧化钒的相变阈值温度，比如，在其中掺杂锗元素，可以使得二氧化钒的相变阈值温度提高到100℃，此处不对添加的元素做具体限定，可视实际情况通过掺杂不同元素来改变二氧化钒的相变阈值温度，均在本申请的保护范围内。
另外，为了可以对调光薄膜04进行调控，本实施例还提供光耦结构的另一种实施方式，在上述实施方式中，还包括：调控装置(未进行图示)；具体而言，调控装置在接收到调控信号后，对相应调光薄膜04进行调控，使其满足预设条件；相应的，当调光薄膜04的材料为二氧化钒基材料时，调控装置为温控装置，即：温控装置在接收到调控信号后，对相应调光薄膜进行加热使其达到自身的相变阈值温度。
本申请另一实施例又提供调光薄膜04的另一种实施方式，其具体结构如图3和图4所示，在上述实施例的基础上，还包括：聚光装置05；其中，聚光装置05设置于发光器01的出射光路上，并且具体设置于发光器01和分束镜02之间，用于将发光器01发射的发散光变成平行光，以提高分束镜02的分光效果。
优选的，聚光装置05为凸透镜，在实际应用中，包括但不限于此优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本社情的保护范围内；此时，发光器01需要设置于凸透镜的焦点位置，以使得保证自身发射的发散光在经过凸透镜后可以变成平行光。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种光耦结构，其特征在于，包括：发光器、分束镜和N个受光器；N为大于1的整数；其中：
所述发光器与一路外部输入电路相连，所述分束镜设置于所述发光器的出射光路上；
每个所述受光器与一路外部输出电路相连，N个所述受光器分别设置于所述分束镜的N个出射光路上；
所述发光器、所述分束镜和全部所述受光器封装于同一管壳内。
2.根据权利要求1所述的光耦结构，其特征在于，所述发光器发射的光线为可见光、红外光或者紫外光。
3.根据权利要求1所述的光耦结构，其特征在于，在每个所述出射光路与所述分束镜表面的相交位置上，镀有一层调光薄膜；
所述调光薄膜为在满足预设条件后阻断所述分束镜的相应出射光路的一种薄膜。
4.根据权利要求3所述的光耦结构，其特征在于，当所述发光器发射的光线为红外光时，所述调光薄膜的材料为二氧化钒基材料，所述预设条件为：所述调光薄膜自身温度达到相变阈值温度。
5.根据权利要求3所述的光耦结构，其特征在于，还包括：调控装置；其中：
所述调控装置在接收到调控信号后，对相应所述调光薄膜进行调控，使其满足所述预设条件。
6.根据权利要求5所述的光耦结构，其特征在于，当所述调光薄膜的材料为二氧化钒基材料时，所述调控装置为温控装置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的光耦结构，其特征在于，在发光器的出射光路上以及所述发光器和所述分束镜之间，还设置有聚光装置，所述聚光装置为将所述发光器发射的发散光变成平行光的装置。
8.根据权利要求7所述的光耦结构，其特征在在于，所述聚光装置为凸透镜，所述发光器设置于所述凸透镜的焦点位置。
9.根据权利要求1-6任一项所述的光耦结构，其特征在在于，从所述分束镜输出的N个光束的强度之比为预设比例。
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