CN114578885B - 一种多路运算输出一体集成型光电探测器 - Google Patents

一种多路运算输出一体集成型光电探测器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多路运算输出一体集成型光电探测器，所述光电探测器包括一体成型的光电二极管PD1、光电二极管PD2、第一信号直接处理电路、第二信号直接处理电路、第一信号运算处理电路及第二信号运算处理电路，光电二极管PD1分别与第一信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的一个输入端及第二信号运算处理电路的一个输入端连接，光电二极管PD2分别与第二信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的另一个输入端及第二信号运算处理电路的另一个输入端连接；本发明的优点在于：实现多路输出且一体成型。

Description

一种多路运算输出一体集成型光电探测器
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，更具体涉及一种多路运算输出一体集成型光电探测器。
背景技术
平衡光电探测器是一种能把两个光学输入信号相减的平衡接收器件。利用平衡光电探测器可以消除共模噪声，从干涉的本底噪声中提取信号路径的微小变化，其在外差探测、激光频率锁定、光谱测量、微弱信号探测和光延迟测量等基础与应用科学研究中有重要作用。
在如今的平衡光电探测器往往只具有信号直接输出与相减输出，例如重庆光电技术研究所发表的文献《星载高灵敏度平衡光电探测器研究》，无法进行多路运算输出(直接输出，减法输出，加法输出)，其外壳不具有高磁导率，很难工作在特殊复杂强电磁环境下(包括强磁场，强电磁辐射等)，光电探测器需要外接稳压电源，使用不灵活。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种多路运算输出一体集成型光电探测器。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种多路运算输出一体集成型光电探测器，包括一体成型的光电二极管PD1、光电二极管PD2、第一信号直接处理电路、第二信号直接处理电路、第一信号运算处理电路及第二信号运算处理电路，所述光电二极管PD1分别与第一信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的一个输入端及第二信号运算处理电路的一个输入端连接，所述光电二极管PD2分别与第二信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的另一个输入端及第二信号运算处理电路的另一个输入端连接，第一信号直接处理电路的输出端作为第一输出接口S1，第二信号直接处理电路的输出端作为第二输出接口S2，第一信号运算处理电路的输出端作为第三输出接口S3及第二信号运算处理电路的输出端作为第四输出接口S4。
本发明的第一信号直接处理电路的输出端作为第一输出接口S1，第二信号直接处理电路的输出端作为第二输出接口S2，第一信号运算处理电路的输出端作为第三输出接口S3及第二信号运算处理电路的输出端作为第四输出接口S4，实现多路运算输出并且一体成型，结构紧凑，输出接口多。
进一步地，所述第一信号直接处理电路和第二信号直接处理电路结构相同，所述第一信号直接处理电路包括电阻R1、第一电压跟随器及电阻R2，所述第一电压跟随器包括运放U1、顺次编号的电容C1至电容C4，其中电容C2和电容C4为极性电容，所述电阻R1的一端及运放U1的同相端均与光电二极管PD1的输出端连接，运放U1的反相端及其输出端均与电阻R2的一端连接，电容C1的一端、电容C2的正极及运放U1的电源正端均与电源+Vs连接，电容C3的一端、电容C4的负极及运放U1的电源负端均与电源-Vs连接，电阻R1的另一端、电容C1的另一端、电容C2的负极、电容C3的另一端及电容C4的负极均接地，电阻R2的另一端作为第一输出接口S1。
进一步地，所述第一信号运算处理电路包括第三电压跟随器、第四电压跟随器、加法电路及第一有源滤波电路，所述光电二极管PD1的输出端与第三电压跟随器的输入端连接，光电二极管PD2的输出端与第五电压跟随器的输入端连接，第三电压跟随器的输出端、第五电压跟随器的输出端均与加法电路的输入端连接，加法电路的输出端与第一有源滤波电路的输入端连接，第一有源滤波电路的输出端作为第三输出接口S3。
更进一步地，所述第二信号运算处理电路包括第五电压跟随器、第六电压跟随器、减法电路及第二有源滤波电路，所述光电二极管PD1的输出端与第四电压跟随器的输入端连接，光电二极管PD2的输出端与第六电压跟随器的输入端连接，第四电压跟随器的输出端、第六电压跟随器的输出端均与减法电路的输入端连接，减法电路的输出端与第二有源滤波电路的输入端连接，第二有源滤波电路的输出端作为第四输出接口S4。
更进一步地，所述第三电压跟随器与第五电压跟随器结构相同，第三电压跟随器包括运放U3.1、电容C9及电容C10，所述运放U3.1的同相端与光电二极管PD1的输出端连接，运放U3.1的反相端及其输出端均与加法电路连接，电容C9的一端及运放U3.1的电源正端均与电源+Vs连接，电容C9的另一端接地，电容C10的一端及运放U3.1的电源负端均与电源-Vs连接，电容C10的另一端接地。
更进一步地，所述第四电压跟随器与第六电压跟随器结构相同，第四电压跟随器包括运放U3.2，所述运放U3.2的同相端与光电二极管PD2的输出端连接，运放U3.2的反相端及其输出端均与加法电路连接。
更进一步地，所述加法电路包括顺序编号的电阻R5至电阻R8、顺序编号的电容C11至电容C14以及运放U4，其中电容C12和电容C13为极性电容，所述电阻R5的一端与运放U3.1的反相端及其输出端连接，电阻R6的一端与运放U3.2的反相端及其输出端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端、电阻R8的一端及运放U4的反相端连接，电阻R8的另一端及运放U4的输出端均与第一有源滤波电路连接，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与运放U4的同相端连接，电容C11的一端、电容C12的正极及运放U4的电源正端均与电源+Vs连接，电容C14的一端、电容C13的负极及运放U4的电源负端均与电源-Vs连接，电容C11的另一端、电容C12的负极、电容C14的另一端及电容C13的正极均接地。
更进一步地，所述减法电路包括顺序编号的电阻R13至电阻R16、顺序编号的电容C23至电容C26以及运放U7，其中电容C23和电容C26为极性电容，电阻R13的一端与第五电压跟随器的输出端连接，电阻R14的一端与第六电压跟随器的输出端连接，电阻R13的另一端、电阻R16的一端及运放U7的反相端连接，电阻R14的另一端、电阻R15的一端及运放U7的同相端连接，电阻R15的另一端接地，电容C24的一端、电容C23的正极及运放U7的电源正端均与电源+Vs连接，电容C25的一端、电容C26的负极及运放U7的电源负端均与电源-Vs连接，电容C24的另一端、电容C23的负极、电容C25的另一端及电容C26的正极均接地，电阻R16的另一端及运放U7的输出端均与第二有源滤波电路的输入端连接。
更进一步地，所述第一有源滤波电路与第二有源滤波电路的结构相同，所述第一有源滤波电路包括顺序编号的电阻R9至电阻R12、顺序编号的电容C15至电容C20、运放U5.1及运放U5.2，电阻R9的一端、电阻R8的另一端及运放U4的输出端连接，电阻R9的另一端、电阻R10的一端及电容C16的一端连接，电阻R10的另一端、电容C15的一端及运放U5.1的同相端连接，电容C15的另一端接地，电容C16的另一端、运放U5.1的输出端、运放U5.1的反相端及电阻R11的一端连接，电容C17的一端及运放U5.1的电源负端与电压-Vs连接，电容C18的一端及运放U5.1的电源正端与电压+Vs连接，电容C17的另一端及电容C18的另一端接地，电阻R11的另一端、电阻R12的一端及电容C20的一端连接，电阻R12的另一端、电容C19的一端及运放U5.2的同相端连接，电容C19的另一端接地，电容C20的另一端、运放U5.2的输出端及运放U5.2的反相端连接并作为第三输出接口S3。
进一步地，所述一种多路运算输出一体集成型光电探测器还包括外壳，所述外壳为金属坡莫合金材质，所述一体成型的光电二极管PD1、光电二极管PD2、第一信号直接处理电路、第二信号直接处理电路、第一信号运算处理电路及第二信号运算处理电路均置于外壳内，所述外壳包括顶盖、基底板以及前后左右方向的四个侧板，前向的侧板上设置用于为光电二极管PD1接收光信号的第一光信号接收孔和用于为光电二极管PD2接收光信号的第二光信号接收孔，左向的侧板上设置用于连接外部220V电源的电源孔，外壳内部设置为电路供电的电源模块，电源模块通过电源孔与外部220V电源连接，后向的侧板上设置四个输出接口孔，四个输出接口孔分别对应于第一输出接口S1至第四输出接口S4。
进一步地，所述一种多路运算输出一体集成型光电探测器还包括平行设置的一个沃拉斯顿棱镜和一个光阑，所述沃拉斯顿棱镜和光阑设置于外壳部或者外壳外部，所述光阑用于准直光路，沃拉斯顿棱镜用于将准直后的入射光分为一束o光和一束e光，光电二极管PD1和光电二极管PD2分别接收o光和e光，首先旋转沃拉斯顿棱镜使2个光信号强度相同，使得光电探测器输出差分信号为0，然后施加磁场或者其他环境测试条件，使得信号光的偏振状态发生变化，导致光电探测器输出的差分信号强度发生变化，表征光电探测器在外界环境变化下的性质变化。
本发明的优点在于：
(1)本发明的第一信号直接处理电路的输出端作为第一输出接口S1，第二信号直接处理电路的输出端作为第二输出接口S2，第一信号运算处理电路的输出端作为第三输出接口S3及第二信号运算处理电路的输出端作为第四输出接口S4，实现多路运算输出并且一体成型，结构紧凑，输出接口多。
(2)本发明电源+Vs和电源-Vs均内置在光电探测器内部，光电探测器不需要外接稳压电源，使用灵活。
(3)本发明光电探测器的外壳为金属坡莫合金材质，具有高磁导率，能够工作在特殊复杂强电磁环境下，例如强磁场，强电磁辐射等环境。
(4)本发明旋转沃拉斯顿棱镜使2个光信号强度相同，使得光电探测器输出差分信号为0，然后施加磁场或者其他环境测试条件，使得信号光的偏振状态发生变化，导致光电探测器输出的差分信号强度发生变化，表征光电探测器在外界环境变化下的性质变化，然后对光电探测器的各器件的选型以及材料进行调整，观察光电探测器输出的差分信号强度变化，选择差分信号强度变化较小的时候的器件选型以及材料，提高系统的稳定性，优化光电探测器的信噪比。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种多路运算输出一体集成型光电探测器的原理框图；
图2为本发明实施例所公开的一种多路运算输出一体集成型光电探测器的第一信号直接处理电路的原理图；
图3为本发明实施例所公开的一种多路运算输出一体集成型光电探测器的第二信号直接处理电路的原理图；
图4为本发明实施例所公开的一种多路运算输出一体集成型光电探测器的第一信号运算处理电路的原理图；
图5为本发明实施例所公开的一种多路运算输出一体集成型光电探测器的第二信号运算处理电路的原理图；
图6为本发明实施例所公开的一种多路运算输出一体集成型光电探测器的外壳的结构示意图；
图7为本发明实施例所公开的一种多路运算输出一体集成型光电探测器的沃拉斯顿棱镜和光阑设置在外壳外部时的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种多路运算输出一体集成型光电探测器，包括一体成型的光电二极管PD1、光电二极管PD2、第一信号直接处理电路、第二信号直接处理电路、第一信号运算处理电路及第二信号运算处理电路，所述光电二极管PD1分别与第一信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的一个输入端及第二信号运算处理电路的一个输入端连接，所述光电二极管PD2分别与第二信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的另一个输入端及第二信号运算处理电路的另一个输入端连接，第一信号直接处理电路的输出端作为第一输出接口S1，第二信号直接处理电路的输出端作为第二输出接口S2，第一信号运算处理电路的输出端作为第三输出接口S3及第二信号运算处理电路的输出端作为第四输出接口S4。
所述第一信号运算处理电路包括第三电压跟随器、第四电压跟随器、加法电路及第一有源滤波电路，所述光电二极管PD1的输出端与第三电压跟随器的输入端连接，光电二极管PD2的输出端与第五电压跟随器的输入端连接，第三电压跟随器的输出端、第五电压跟随器的输出端均与加法电路的输入端连接，加法电路的输出端与第一有源滤波电路的输入端连接，第一有源滤波电路的输出端作为第三输出接口S3。
所述第二信号运算处理电路包括第五电压跟随器、第六电压跟随器、减法电路及第二有源滤波电路，所述光电二极管PD1的输出端与第四电压跟随器的输入端连接，光电二极管PD2的输出端与第六电压跟随器的输入端连接，第四电压跟随器的输出端、第六电压跟随器的输出端均与减法电路的输入端连接，减法电路的输出端与第二有源滤波电路的输入端连接，第二有源滤波电路的输出端作为第四输出接口S4。
如图2和图3所示，所述第一信号直接处理电路和第二信号直接处理电路结构相同，参阅图2，所述第一信号直接处理电路包括电阻R1、第一电压跟随器及电阻R2，所述第一电压跟随器包括运放U1、顺次编号的电容C1至电容C4，其中电容C2和电容C4为极性电容，所述电阻R1的一端及运放U1的同相端均与光电二极管PD1的输出端连接，运放U1的反相端及其输出端均与电阻R2的一端连接，电容C1的一端、电容C2的正极及运放U1的电源正端均与电源+Vs连接，电容C3的一端、电容C4的负极及运放U1的电源负端均与电源-Vs连接，电阻R1的另一端、电容C1的另一端、电容C2的负极、电容C3的另一端及电容C4的负极均接地，电阻R2的另一端作为第一输出接口S1。所述第二信号直接处理电路的电路原理图如图3所示，包括电阻R3、运放U2、电容C5至电容C8及电阻R4，其连接关系不做赘述，第二信号直接处理电路的输入端连接光电二极管PD2的输出端，第二信号直接处理电路的输出端作为第一输出接口S2。其中电源+Vs为+15V，电源-Vs为-15V，电阻R1的电阻值为10KΩ，电阻R2电阻值为0Ω，电阻R3的电阻值为10KΩ，电阻R4电阻值为0Ω。运放U1的型号为AD5810ARZ，电容C1、电容C3的容值为0.1uF，电容C2、电容C4的容值为10uF。运放U2的型号为AD5810ARZ，电容C5、电容C8的容值为0.1uF，电容C6、电容C7的容值为10uF。
如图4和图5所示，所述第三电压跟随器与第五电压跟随器结构相同，参阅图4，第三电压跟随器包括运放U3.1、电容C9及电容C10，所述运放U3.1的同相端与光电二极管PD1的输出端连接，运放U3.1的反相端及其输出端均与加法电路连接，电容C9的一端及运放U3.1的电源正端均与电源+Vs连接，电容C9的另一端接地，电容C10的一端及运放U3.1的电源负端均与电源-Vs连接，电容C10的另一端接地。第五电压跟随器包括运放U6.1、电容C22、电容C21，其连接关系参阅图5，在此不做赘述。
如图4和图5所示，所述第四电压跟随器与第六电压跟随器结构相同，参阅图4，第四电压跟随器包括运放U3.2，所述运放U3.2的同相端与光电二极管PD2的输出端连接，运放U3.2的反相端及其输出端均与加法电路连接。第六电压跟随器包括运放U6.2，其连接关系参阅图5，在此不做赘述。运放U3.1、运放U3.2的型号为AD5812ARZ，电容C9、电容C10的容值为0.1uF。运放U6.1和运放U6.2的型号为AD5812ARZ，电容C21、电容C22的容值为0.1uF。
继续参阅图4，所述加法电路包括顺序编号的电阻R5至电阻R8、顺序编号的电容C11至电容C14以及运放U4，其中电容C12和电容C13为极性电容，所述电阻R5的一端与运放U3.1的反相端及其输出端连接，电阻R6的一端与运放U3.2的反相端及其输出端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端、电阻R8的一端及运放U4的反相端连接，电阻R8的另一端及运放U4的输出端均与第一有源滤波电路连接，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与运放U4的同相端连接，电容C11的一端、电容C12的正极及运放U4的电源正端均与电源+Vs连接，电容C14的一端、电容C13的负极及运放U4的电源负端均与电源-Vs连接，电容C11的另一端、电容C12的负极、电容C14的另一端及电容C13的正极均接地。运放U4的型号为AD5810ARZ，电容C11、电容C14的容值为0.1uF，电容C12、电容C13的容值为10uF，电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8的阻值为1KΩ。
继续参阅图4，所述第一有源滤波电路与第二有源滤波电路的结构相同，所述第一有源滤波电路包括顺序编号的电阻R9至电阻R12、顺序编号的电容C15至电容C20、运放U5.1及运放U5.2，电阻R9的一端、电阻R8的另一端及运放U4的输出端连接，电阻R9的另一端、电阻R10的一端及电容C16的一端连接，电阻R10的另一端、电容C15的一端及运放U5.1的同相端连接，电容C15的另一端接地，电容C16的另一端、运放U5.1的输出端、运放U5.1的反相端及电阻R11的一端连接，电容C17的一端及运放U5.1的电源负端与电压-Vs连接，电容C18的一端及运放U5.1的电源正端与电压+Vs连接，电容C17的另一端及电容C18的另一端接地，电阻R11的另一端、电阻R12的一端及电容C20的一端连接，电阻R12的另一端、电容C19的一端及运放U5.2的同相端连接，电容C19的另一端接地，电容C20的另一端、运放U5.2的输出端及运放U5.2的反相端连接并作为第三输出接口S3。如图5所示，第二有源滤波电路包括电阻R17至电阻R20、电容C27至电容C32、运放U8.1及运放U8.2，其连接关系不做赘述。运放U5.1和U5.2为AD5812ARZ，电容C17、电容C18的容值为0.1uF，电容C15、电容C16、电容C19的容值为10nF,电容C20的容值为68nF，电阻R9、电阻R10的阻值为10.5KΩ，电阻R11、电阻R12的阻值为4.35KΩ。运放U8.1及运放U8.2为AD5812ARZ，电容C29、电容C30的容值为0.1uF，电容C27、电容C28、电容C31的容值为10nF，电容C32的容值为68nF，电阻R17、电阻R18的阻值为10.5KΩ，电阻R19、电阻R20的阻值为4.35KΩ。
第二信号运算处理电路与第一信号运算处理电路相比是减法电路和加法电路的区别，继续参阅图5，所述减法电路包括顺序编号的电阻R13至电阻R16、顺序编号的电容C23至电容C26以及运放U7，其中电容C23和电容C26为极性电容，电阻R13的一端与第五电压跟随器的输出端连接，电阻R14的一端与第六电压跟随器的输出端连接，电阻R13的另一端、电阻R16的一端及运放U7的反相端连接，电阻R14的另一端、电阻R15的一端及运放U7的同相端连接，电阻R15的另一端接地，电容C24的一端、电容C23的正极及运放U7的电源正端均与电源+Vs连接，电容C25的一端、电容C26的负极及运放U7的电源负端均与电源-Vs连接，电容C24的另一端、电容C23的负极、电容C25的另一端及电容C26的正极均接地，电阻R16的另一端及运放U7的输出端均与第二有源滤波电路的输入端连接。运放U7为AD5810ARZ，电容C24、电容C25的容值为0.1uF，电容C23、电容C26的容值为10uF，电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16的阻值为1KΩ。
如图6所示，所述一种多路运算输出一体集成型光电探测器还包括外壳100，所述外壳100为金属坡莫合金材质，所述一体成型的光电二极管PD1、光电二极管PD2、第一信号直接处理电路、第二信号直接处理电路、第一信号运算处理电路及第二信号运算处理电路均置于外壳100内，所述外壳100包括顶盖1、基底板6以及前后左右方向的四个侧板(图中标号分别为2、3、4、5)，前向的侧板上设置用于为光电二极管PD1接收光信号的第一光信号接收孔7和用于为光电二极管PD2接收光信号的第二光信号接收孔8，左向的侧板上设置用于连接外部220V电源的电源孔9，外壳100内部设置为电路供电的电源模块，电源模块通过电源孔9与外部220V电源连接，后向的侧板上设置四个输出接口孔(图中标号10、11、12、13)，四个输出接口孔分别对应于第一输出接口S1至第四输出接口S4。
本发明还包括沃拉斯顿棱镜15和光阑14，两者可以封装于外壳100内部也可以设置于外壳100的外部，如图7所示为沃拉斯顿棱镜15和光阑14设置于外壳100的外部的示意图，所述外壳100前面还依次平行设置有一个沃拉斯顿棱镜15和一个光阑14，所述光阑14用于准直光路，沃拉斯顿棱镜15用于将准直后的入射光分为一束o光和一束e光，光电二极管PD1和光电二极管PD2分别接收o光和e光，首先旋转沃拉斯顿棱镜15使2个光信号强度相同，使得光电探测器输出差分信号为0，然后施加磁场或者其他环境测试条件，使得信号光的偏振状态发生变化，导致光电探测器输出的差分信号强度发生变化，表征光电探测器在外界环境变化下的性质变化，然后对光电探测器的各器件的选型以及材料进行调整，观察光电探测器输出的差分信号强度变化，选择差分信号强度变化较小的时候的器件选型以及材料，提供系统的稳定性，优化光电探测器的信噪比。其中，光阑14和沃拉斯顿棱镜15距离光电二极管的距离自由调节，沃拉斯顿棱镜15的角度可360°调节。图7中只是展示光阑14、沃拉斯顿棱镜15以及外壳100的位置关系，外壳100的具体结构只是一个简要的示意图，其具体结构以图6为准。
通过以上技术方案，本发明的第一信号直接处理电路的输出端作为第一输出接口S1，第二信号直接处理电路的输出端作为第二输出接口S2，第一信号运算处理电路的输出端作为第三输出接口S3及第二信号运算处理电路的输出端作为第四输出接口S4，实现多路运算输出并且一体成型，结构紧凑，输出接口多。
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 (7)

1.一种多路运算输出一体集成型光电探测器，其特征在于，包括一体成型的光电二极管PD1、光电二极管PD2、第一信号直接处理电路、第二信号直接处理电路、第一信号运算处理电路及第二信号运算处理电路，所述光电二极管PD1分别与第一信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的一个输入端及第二信号运算处理电路的一个输入端连接，所述光电二极管PD2分别与第二信号直接处理电路的输入端、第一信号运算处理电路的另一个输入端及第二信号运算处理电路的另一个输入端连接，第一信号直接处理电路的输出端作为第一输出接口S1，第二信号直接处理电路的输出端作为第二输出接口S2，第一信号运算处理电路的输出端作为第三输出接口S3及第二信号运算处理电路的输出端作为第四输出接口S4；
所述第一信号直接处理电路和第二信号直接处理电路结构相同，所述第一信号直接处理电路包括电阻R1、第一电压跟随器及电阻R2，所述第一电压跟随器包括运放U1、顺次编号的电容C1至电容C4，其中电容C2和电容C4为极性电容，所述电阻R1的一端及运放U1的同相端均与光电二极管PD1的输出端连接，运放U1的反相端及其输出端均与电阻R2的一端连接，电容C1的一端、电容C2的正极及运放U1的电源正端均与电源+Vs连接，电容C3的一端、电容C4的负极及运放U1的电源负端均与电源-Vs连接，电阻R1的另一端、电容C1的另一端、电容C2的负极、电容C3的另一端及电容C4的负极均接地，电阻R2的另一端作为第一输出接口S1；
所述第一信号运算处理电路包括第三电压跟随器、第四电压跟随器、加法电路及第一有源滤波电路，所述光电二极管PD1的输出端与第三电压跟随器的输入端连接，光电二极管PD2的输出端与第五电压跟随器的输入端连接，第三电压跟随器的输出端、第五电压跟随器的输出端均与加法电路的输入端连接，加法电路的输出端与第一有源滤波电路的输入端连接，第一有源滤波电路的输出端作为第三输出接口S3；
所述第二信号运算处理电路包括第五电压跟随器、第六电压跟随器、减法电路及第二有源滤波电路，所述光电二极管PD1的输出端与第四电压跟随器的输入端连接，光电二极管PD2的输出端与第六电压跟随器的输入端连接，第四电压跟随器的输出端、第六电压跟随器的输出端均与减法电路的输入端连接，减法电路的输出端与第二有源滤波电路的输入端连接，第二有源滤波电路的输出端作为第四输出接口S4。
2.根据权利要求1所述的一种多路运算输出一体集成型光电探测器，其特征在于，所述第三电压跟随器与第五电压跟随器结构相同，第三电压跟随器包括运放U3.1、电容C9及电容C10，所述运放U3.1的同相端与光电二极管PD1的输出端连接，运放U3.1的反相端及其输出端均与加法电路连接，电容C9的一端及运放U3.1的电源正端均与电源+Vs连接，电容C9的另一端接地，电容C10的一端及运放U3.1的电源负端均与电源-Vs连接，电容C10的另一端接地；
所述第四电压跟随器与第六电压跟随器结构相同，第四电压跟随器包括运放U3.2，所述运放U3.2的同相端与光电二极管PD2的输出端连接，运放U3.2的反相端及其输出端均与加法电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种多路运算输出一体集成型光电探测器，其特征在于，所述加法电路包括顺序编号的电阻R5至电阻R8、顺序编号的电容C11至电容C14以及运放U4，其中电容C12和电容C13为极性电容，所述电阻R5的一端与运放U3.1的反相端及其输出端连接，电阻R6的一端与运放U3.2的反相端及其输出端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端、电阻R8的一端及运放U4的反相端连接，电阻R8的另一端及运放U4的输出端均与第一有源滤波电路连接，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与运放U4的同相端连接，电容C11的一端、电容C12的正极及运放U4的电源正端均与电源+Vs连接，电容C14的一端、电容C13的负极及运放U4的电源负端均与电源-Vs连接，电容C11的另一端、电容C12的负极、电容C14的另一端及电容C13的正极均接地。
4.根据权利要求3所述的一种多路运算输出一体集成型光电探测器，其特征在于，所述减法电路包括顺序编号的电阻R13至电阻R16、顺序编号的电容C23至电容C26以及运放U7，其中电容C23和电容C26为极性电容，电阻R13的一端与第五电压跟随器的输出端连接，电阻R14的一端与第六电压跟随器的输出端连接，电阻R13的另一端、电阻R16的一端及运放U7的反相端连接，电阻R14的另一端、电阻R15的一端及运放U7的同相端连接，电阻R15的另一端接地，电容C24的一端、电容C23的正极及运放U7的电源正端均与电源+Vs连接，电容C25的一端、电容C26的负极及运放U7的电源负端均与电源-Vs连接，电容C24的另一端、电容C23的负极、电容C25的另一端及电容C26的正极均接地，电阻R16的另一端及运放U7的输出端均与第二有源滤波电路的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种多路运算输出一体集成型光电探测器，其特征在于，所述第一有源滤波电路与第二有源滤波电路的结构相同，所述第一有源滤波电路包括顺序编号的电阻R9至电阻R12、顺序编号的电容C15至电容C20、运放U5.1及运放U5.2，电阻R9的一端、电阻R8的另一端及运放U4的输出端连接，电阻R9的另一端、电阻R10的一端及电容C16的一端连接，电阻R10的另一端、电容C15的一端及运放U5.1的同相端连接，电容C15的另一端接地，电容C16的另一端、运放U5.1的输出端、运放U5.1的反相端及电阻R11的一端连接，电容C17的一端及运放U5.1的电源负端与电压-Vs连接，电容C18的一端及运放U5.1的电源正端与电压+Vs连接，电容C17的另一端及电容C18的另一端接地，电阻R11的另一端、电阻R12的一端及电容C20的一端连接，电阻R12的另一端、电容C19的一端及运放U5.2的同相端连接，电容C19的另一端接地，电容C20的另一端、运放U5.2的输出端及运放U5.2的反相端连接并作为第三输出接口S3。
6.根据权利要求1所述的一种多路运算输出一体集成型光电探测器，其特征在于，还包括外壳，所述外壳为金属坡莫合金材质，所述一体成型的光电二极管PD1、光电二极管PD2、第一信号直接处理电路、第二信号直接处理电路、第一信号运算处理电路及第二信号运算处理电路均置于外壳内，所述外壳包括顶盖、基底板以及前后左右方向的四个侧板，前向的侧板上设置用于为光电二极管PD1接收光信号的第一光信号接收孔和用于为光电二极管PD2接收光信号的第二光信号接收孔，左向的侧板上设置用于连接外部220V电源的电源孔，外壳内部设置为电路供电的电源模块，电源模块通过电源孔与外部220V电源连接，后向的侧板上设置四个输出接口孔，四个输出接口孔分别对应于第一输出接口S1至第四输出接口S4。
7.根据权利要求6所述的一种多路运算输出一体集成型光电探测器，其特征在于，还包括平行设置的一个沃拉斯顿棱镜和一个光阑，所述沃拉斯顿棱镜和光阑设置于外壳部或者外壳外部，所述光阑用于准直光路，沃拉斯顿棱镜用于将准直后的入射光分为一束o光和一束e光，光电二极管PD1和光电二极管PD2分别接收o光和e光，首先旋转沃拉斯顿棱镜使2个光信号强度相同，使得光电探测器输出差分信号为0，然后施加磁场或者除磁场以外的环境测试条件，使得信号光的偏振状态发生变化，导致光电探测器输出的差分信号强度发生变化，表征光电探测器在外界环境变化下的性质变化。
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