CN115911139B - 抗过载光接收组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗过载光接收组件，它属于光通信领域，其解决了现有技术中不能从根本上控制入射光量，无法控制输入光功率的问题。它主要包括管座，管座上设有探测器芯片，所述的管座上设有电引线，电引线连接电压致动器，所述的电压致动器包括衬底，衬底上设有P极输入端和N极输入端，P极输入端滑动连接挡片，N极输入端连接固定片。本发明主要采用移动齿与固定齿相互配合的方式，将通过调节电压致动器P极、N极之间的电压，控制移动齿与固定齿位置，进而控制挡片位置，调节入射到PD探测器芯片上的光功率值，从输入光功率上解决探测器芯片光过载的问题，减少误码的产生，更好的保护光电探测器芯片。

Description

抗过载光接收组件

技术领域

本发明涉及一种光组件，具体地说，尤其涉及一种抗过载光接收组件。

背景技术

自由空间光通讯应用场景，由于湍流、大气扰动的存在，导致接收端入射到光电探测器的光功率闪烁(光功率突然增加或者减小)。当入射到光电探测器的光功率大于过载光功率时，将导致通讯系统会产生误码，严重时甚至烧毁光电探测器芯片。

为了解决PD探测器芯片过载问题，行业里一般采取对PD探测器芯片进行限流方案或者限压方案。限流方案：在光电探测器增加电阻(串联或并联方式)，以降低通过光电探测器芯片的电流，避免PD探测器芯片过载或烧毁。限压方案：控制PD探测器芯片工作电压，避免PD探测器芯片过载或烧毁。PD探测器芯片的工作电压值越大，灵敏度越好，越容易过载；PD探测器芯片的工作电压值越小，灵敏度越差，越不容易过载。

无论是限流方案或者限压方案，都是通过调整PD探测器芯片的工作参数(电流或者电压)，不能从根本上控制入射光，无法从控制输入光功率这个根本上解决问题。

目前正缺少一种可以控制输入光功率的光接收组件。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种抗过载光接收组件，以解决现有技术中不能从根本上控制入射光量，无法控制输入光功率的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抗过载光接收组件，包括管座，管座上设有探测器芯片，芯片为PD探测器芯片，与导线连接，所述的管座上设有引线孔，电引线穿过引线孔与电压致动器的P极输入端和N极输入端连接，电引线连接电压致动器，所述的电压致动器包括衬底，P极输入端和N极输入端固定在衬底的两端，对称设置；P极输入端滑动连接挡片，光接收组件在开始工作前，挡片处于挡光状态，以免输入光过大产生误码或烧毁PD芯片，N极输入端连接固定片，挡片和固定片相互配合。

进一步地，所述的挡片形状为圆形，挡片与P极输入端的连接杆上设有移动齿，所述的固定片上设有固定齿，所述的移动齿与固定齿进行齿接配合，但移动齿与固定齿不接触，移动齿与固定齿的齿距固定。

进一步地，所述的移动齿数量为4个，固定齿数量为6个；所述的移动齿和固定齿以挡片为中心线对称设置。

进一步地，所述的衬底上设有限位槽，挡片通过限位槽与P极输入端滑动连接，挡片可在移动齿的带动下，在衬底上轴向滑动。

进一步地，所述的管座上设有管帽，管帽上平面的正中心固定有光窗。

进一步地，所述的光窗位于挡片的正上方，挡片正下方设有探测器芯片，三者在同一垂线上。

进一步地，所述的光窗的玻璃为光学透镜中的凸透镜，可将光聚集在探测器芯片上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用移动齿与固定齿相互配合的方式，将通过调节电压致动器P极、N极之间的电压，控制移动齿与固定齿位置，进而控制挡片位置，调节入射到PD探测器芯片上的光功率值，从输入光功率上解决探测器芯片光过载的问题，减少误码的产生，更好的保护光电探测器芯片。

2、不改变原有光组件的尺寸，通过嵌入式封装方案，解决光电探测器芯片光过载的问题，结构简单。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电压致动器示意图；

图3是本发明的限位槽剖面图；

图4是本发明的电压致动器的遮挡状态；

图5是本发明的电压致动器的显露状态；

图6是本发明的工作流程图。

图中：1、管座；2、电引线；3、衬底；4、管帽；5、光窗；6、探测器芯片；7、N极输入端7；8、P极输入端；9、挡片；10、移动齿；11、固定片；12、固定齿；13、连接杆；14、限位槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地描述说明。

实施例1、如图1所示，一种抗过载光接收组件，包括管座1，管座1上设有探测器芯片6，芯片为光电探测器芯片6，与导线连接；所述的管座1上设有引线孔，电引线2有两根，一根为P极电引线2，一根为N极电引线2，P极电引线2穿过引线孔与电压致动器的P极输入端8连接，N极电引线2穿过引线孔与电压致动器的N极输入端7连接，所述的电压致动器包括衬底3，P极输入端8和N极输入端7固定在衬底3的两端，对称设置，两者并不接触；P极输入端8滑动连接挡片9，N极输入端7连接固定片11,挡片9和固定片11相互配合。本发明采用移动齿10与固定齿12相互配合的方式，将通过调节电压致动器P极、N极之间的电压，控制移动齿10与固定齿12位置，进而控制挡片9位置，调节入射到PD探测器芯片6上的光功率值，从输入光功率上解决探测器芯片6光过载的问题，减少误码的产生，更好的保护光电探测器芯片6。

实施例2、一种抗过载光接收组件，如图2所示，所述的挡片9形状为圆形，其形状可完全遮挡透过光窗5的光束，挡片9与P极输入端8的连接杆上设有移动齿10，所述的固定片11上设有固定齿12，所述的移动齿10与固定齿12进行齿接配合，但移动齿10与固定齿12不接触，移动齿10与固定齿12的齿距固定，移动齿10与固定齿12之间通过静电力的影响，产生轴向位移量，从而带动挡片9位移，控制芯片上方的光照输入量；所述的移动齿10数量为4个，固定齿12数量为6个，移动齿10和固定齿12以挡片9为中心线对称设置，使移动齿10受力更为均匀，防止挡片9偏移，避免出现误差；如图3所示，所述的衬底3上设有限位槽14，挡片9通过限位槽14与P极输入端8滑动连接，挡片9可在移动齿10的带动下，在衬底3上轴向滑动；所述的管座1上设有管帽4，管帽4上平面的正中心固定有光窗5；所述的光窗5位于挡片9的正上方，挡片9正下方设有探测器芯片6，三者在同一垂线上；所述的光窗5的玻璃为光学透镜中的凸透镜，可将光聚集在探测器芯片6上；其它与实施例1相同。

根据库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力同它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同名电荷相斥，异名电荷相吸。

f为两个静止的点电荷之间的相互作用力，k也称为静电力常量，r为两点电荷的距离，q1与q2为两点电荷的电量。

本发明在使用过程中，光照经过光窗5的凸面镜汇聚在，光电探测器芯片6上，在光窗5与光电探测器芯片6之间设有的挡板，挡板的移动由固定齿12和移动齿10之间的静电力所决定的。

可以推导出固定齿12和移动齿10之间的静电力Fe的表达式为：

其中，n为齿数，ε₀为真空介电常数，ε_r为空气的相对介电常数，U为电压差Vn-Vp，t为固定齿12与移动齿10的厚度，D为齿间距。

移动齿10的轴向位移量ΔL的表达式为：

K为常量，与致动器的材料属性、惯性矩属性相关。

由此，移动齿10的轴向位移量ΔL与电压差U的平方成正比，只要调整电压差U就可以调整移动齿10的轴向位移量ΔL，从而调节挡片9的位置。

电压差U的大小由电压致动器的P极输入端8和N极输入端7所决定的。电压致动器的P极输入端8、N极输入端7分别与管座1上的P极、N极电引线2进行电气性连接。其他引线的电气连接方式。

如图4所示，P极、N极之间的电压0V时，挡片9在中间，完全阻挡入射到PD探测器芯片6上的光功率。P极、N极之间的电压差为U时，挡片9在边缘，不影响入射到PD探测器芯片6上的光功率。如图5所示，P极、N极之间的电压在0～U变化时，入射到PD探测器芯片6上的光功率也随之变化。

光接收组件在工作状态时，PD探测器芯片6的响应电流，随入射到PD探测器芯片6的光功率值的变化而变化。

根据PD探测器芯片6响应电流值的大小，通过调节挡片9的位置，调节入射到PD探测器芯片6的光功率值，使PD探测器芯片6响应电流值处于正常值范围。

如图6所示，光接收组件检测PD探测器芯片6响应电流的变化，控制器根据响应电流的变化情况，控制电压控制器输出0～U电压。

PD探测器芯片的响应电流值小于正常值范围时，电压调节器的输出电压逐渐变大，电压致动器挡片9的位置变化逐渐由中心向边缘移动，入射到PD探测器芯片6的光功率逐渐变大，PD探测器芯片6响应电流值逐渐增大至正常值范围。

PD探测器芯片的响应电流值大于正常值范围时，电压调节器的输出电压逐渐变小，电压致动器挡片9的位置变化逐渐由边缘向中心移动，入射到PD探测器芯片6的光功率逐渐变小，PD探测器芯片6响应电流值逐渐减小至正常值范围。

不改变原有光组件的尺寸，通过嵌入式封装方案，解决光电探测器芯片6光过载的问题，结构简单。

Claims (5)

1.一种抗过载光接收组件，包括管座（1），管座（1）上设有探测器芯片（6），其特征在于：所述的管座（1）上设有电引线（2），电引线（2）连接电压致动器，所述的电压致动器包括衬底（3），衬底（3）上设有P极输入端（8）和N极输入端（7），P极输入端（8）滑动连接挡片（9），N极输入端（7）连接固定片（11），挡片（9）和固定片（11）相互配合；所述的挡片（9）形状为圆形，挡片（9）上设有移动齿（10），所述的固定片（11）上设有固定齿（12），所述的移动齿（10）与固定齿（12）进行齿接配合，但移动齿（10）与固定齿（12）不接触；所述的移动齿（10）和固定齿（12）以挡片（9）为中心线对称设置；所述的衬底（3）上设有限位槽（14），挡片（9）通过限位槽（14）与P极输入端（8）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的抗过载光接收组件，其特征在于：所述的移动齿（10）数量为4个，固定齿（12）数量为6个。

3.根据权利要求1所述的抗过载光接收组件，其特征在于：所述的管座（1）上设有管帽（4），管帽（4）上设有光窗（5）。

4.根据权利要求3所述的抗过载光接收组件，其特征在于：所述的光窗（5）位于挡片（9）的正上方，挡片（9）正下方设有探测器芯片（6）。

5.根据权利要求4所述的抗过载光接收组件，其特征在于：所述的光窗（5）为光学透镜。