CN201215587Y - 九象限激光探测器组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种九象限激光探测器组件，它包括：内外结构体、激光探测器芯片和放大器电路，其特征在于：所述的激光探测器芯片有九个象限，分别对应九路放大器电路；本实用新型制作的激光探测器芯片光敏分区达到了九个，探测光敏面直径最大可达15mm；在组件的结构设计时，放大器做成厚膜混合电路，贴于管座的周围，充分利用了管壳有效体积，提高了组件的可靠性；本实用新型的有益技术效果是：结构设计合理、激光探测光敏面大、光敏分区多、探测灵敏度高，动态范围大、工作可靠性高、各象限输出信号一致。

Description

九象限激光探测器组件

技术领域

本实用新型涉及一种用于激光制导、激光定位、激光测量领域的新型激光探测组件，尤其涉及一种九象限激光探测器组件。

背景技术

红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向，现今的探测器已从单象限发展到多象限，其功能和制作工艺都有长足的进步。应用于激光制导、激光定位、激光测量领域中的光电探测系统多使用象限元件，根据光轴的偏移量大小和偏移方位，计算测定目标。

目前常见的多象限探测器有四象限、三象限和二象限，光敏面直径大部分小于6mm，此类探测器探测光敏面小、光敏分区少、探测灵敏度低、动态范围小、各象限输出信号一致性差等缺点，故需要设计一种新的多象限探测器来克服上述缺点。

发明内容

本实用新型提供了一种九象限激光探测器组件，它包括：内外结构体、激光探测器芯片和放大器电路，其特征在于：所述的激光探测器芯片有九个象限，分别对应九路放大器电路。

激光探测器芯片的九个象限在同一平面内组成探测光敏面，其中有一个象限在探测光敏面中心，并与探测光敏面成同心圆；探测光敏面的其余部分按圆心角等分为八个象限。

所述的探测光敏面直径为6～15mm。

各个象限间的间隔及各个象限与探测光敏面外沿的间隔为0.1～0.3mm。

与探测光敏面成同心圆的象限的直径为0.2～2mm。

其中，内外结构体又包括：管座、管脚和管壳，激光探测器芯片置于管座的顶平面上，并通过放大器电路与管脚键合引出九路电信号；管脚固定在管座下端，管壳与管座全金属化熔封。

放大器电路中的放大器做成厚膜混合电路，帖于管座的周围。

本实用新型的有益技术效果是：结构设计合理、激光探测光敏面大、光敏分区多、探测灵敏度高，动态范围大、工作可靠性高、各象限输出信号一致。

附图说明

附图1，九象限激光探测器组件侧视图；

附图2，九象限激光探测器组件俯视图；

附图3，探测光敏面象限分布图；

附图4，放大器电路原理框图；

附图5，组件响应脉冲宽度13ns、光功率5uw光脉冲时波形图；

附图6，激光探测器芯片结构原理图；

附图7，本实用新型器件尺寸对照表；

附图中：探测光敏面1、管座2、管脚3、管壳4、激光探测器芯片5、象限6。

具体实施方式

目前常见的多象限探测器有四象限、三象限和二象限，探测光敏面1直径大部分小于6mm；本实用新型制作的激光探测器芯片5光敏分区达到了九个(即九个象限6)，探测光敏面1直径最大可达15mm；参见附图3，各个象限6在探测光敏面1上的具体分布：九个象限6在同一平面内组成探测光敏面1，其中一个象限6在探测光敏面1中心，并与探测光敏面1成同心圆(同心圆的直径为0.2～2mm)；探测光敏面1的其余部分按圆心角等分为八个象限6(各象限6间的间隔及各象限6与探测光敏面1外沿的间隔为0.1～0.3mm)；探测光敏面1的直径可达6～15mm。

参见附图4，本实用新型的工作原理：激光探测器芯片5在反向偏置电压VR下工作，当接受到目标的反射光照射时，半导体吸收光子在耗尽区及离耗尽层的一个扩散长度内产生电子空穴对，产生的电子空穴对被外加电场分开，从而在外部电路中形成九路电流。电流再经过九路低噪声放大器放大以后，转换为九路电压信号输出(用V1至V9表示)，电压信号通过金属管壳的管脚引出到负载；通过九路电压信号输出幅值的变化，可计算目标的位置。

其中：VR为反向偏置电压，范围为+12～+80V；VCC为放大器电源电压，范围为+4.5～+5.5V；VSS为放大器增益控制电压，范围为0～+5V或0～-5V。

在组件的结构设计时，把激光探测器芯片5放置于管座的顶平面上，九路放大器电路中的放大器做成厚膜混合电路，帖于管座2的周围，通过金丝先把激光探测器芯片5、放大器和管脚3键合，引出九路电信号，最后管壳4与管座2全金属化熔封，这样既充分利用了管壳4的有效体积又提高了组件的可靠性。

参见附图1、2，本实用新型封装后的外型图，该组件由激光探测器芯片5和九路带增益控制的低噪声小信号放大器组成；探测器芯片5的N型结采用导电胶粘接在陶瓷电路板上，探测器芯片5的P型结与放大器采用金丝压焊连接。组件的外型结构为TO型金属管壳4，顶部为玻璃窗口；参见附图7，表中给出了本实用新型外型尺寸的各个数值，这些数值为本实用新型外型尺寸选用的优选值。

参见附图5，本实用新型响应脉冲宽度13ns、光功率5uw光脉冲时的波形图，及其他可达到的性能指标如下：

响应度：≥3×10⁴V/W；

噪声电压峰值：20≤mV；

前放电路增益衰减范围：≥40dB；

象限间窜扰：≤3％；

象限间一致性：≤8％；

象限内不均匀性：≤5％；

最大输出电压：≥2V；

放大器电源电压：+5V；

探测器反向偏置电压：+12～+80V；

放大器增益控制电压：0～+5V或0～-5V；

工作温度：-40℃～+65℃；

同心度：≤0.15mm。

Claims (7)

1、一种九象限激光探测器组件，它包括：内外结构体、激光探测器芯片(5)和放大器电路，其特征在于：所述的激光探测器芯片(5)有九个象限(6)，分别对应九路放大器电路。

2、根据权利要求1所述的九象限激光探测器组件，其特征在于：九个象限(6)在同一平面内组成探测光敏面(1)，其中一个象限(6)在探测光敏面(1)中心，并与探测光敏面(1)成同心圆；探测光敏面(1)的其余部分按圆心角等分为八个象限(6)。

3、根据权利要求2所述的九象限激光探测器组件，其特征在于：所述的探测光敏面(1)直径为6～15mm。

4、根据权利要求3所述的九象限激光探测器组件，其特征在于：各个象限(6)间的间隔及各个象限(6)与探测光敏面(1)外沿的间隔为0.1～0.3mm。

5、根据权利要求4所述的九象限激光探测器组件，其特征在于：与探测光敏面(1)成同心圆的象限(6)的直径为0.2～2mm。

6、根据权利要求1所述的九象限激光探测器组件，其特征在于：内外结构体包括：管座(2)、管脚(3)和管壳(4)，激光探测器芯片(5)置于管座(2)的顶平面上，并通过放大器电路与管脚(3)键合引出九路电信号；管脚(3)固定在管座(2)下端，管壳(4)与管座(2)全金属化熔封。

7、根据权利要求6所述的九象限激光探测器组件，其特征在于：放大器电路中的放大器做成厚膜混合电路，帖于管座(2)的周围。

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