CN204229006U - 一种分光探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种分光探测器，包括输入光纤阵列，光波导阵列，分光滤波结构，输出光纤阵列，光探测结构；所述输入光纤阵列包括多条并排设置的输入光纤，所述输出光纤阵列包括多条并排设置输出光纤，所述光波导阵列包括多条光波导，所述输入光纤与所述输出光纤与所述光波导一一对应耦合连接；所述输入光纤阵列对光信号进行接收并输出给所述光波导阵列，由将所述光波导阵列分割为二的所述分光滤波结构分光后，第一光束经由所述光波导阵列内传输，输出给所述输出光纤阵列，由所述输出光纤阵列输出，第二光束由在其传输方向上的所述光探测结构接收和检测。本实用新型所提供的分光探测器封装体积小，工艺简单、成本低，便于大规模生产。

Description

一种分光探测器

技术领域

本实用新型涉及光电探测领域，特别是涉及一种分光探测器。

背景技术

随着信息技术的发展，各种各样的传感器、探测器纷纷面世，而后被广泛应用到很多重要领域。

近年来，网络信息技术得到蓬勃发展，尤其是在光纤被应用到数据传输之后。光纤传输数据，虽然信号的衰减较小，但是在传输一定距离后需要中继站加强信号，而在中继站获得信息后，除了要将信号传输到下一站外，还需要对信号进行检测，或者获取信号供本站及附近单位使用。由于信号在光纤中传播时是由电信号转换成的光信号，所以中继站需要对接收到的光信号在不影响传输的情况下，分出一部分供自己使用，即需要使用分光探测器阵列分光。

现有技术中的分光探测器阵列是由多个分光探测器组装而成，即先制作多个分光探测器，再按照一定的阵列排布形成。其中，各分光探测器包括：接收光信号的输入光纤、对所述输入光纤接收的光信号进行聚焦的聚焦透镜、对聚焦透镜的输出信号进行分光的滤波片，对所述滤波片部分分光信号进行检测的光探测芯片以及对所述滤波片其余部分光信号进行接收并输出的输出光纤。但是，由于现有技术的分光探测器阵列是逐个对每个器件及其对应的光纤进行耦合，光纤也是分立的，无法进行大通道封装，造成上述分光探测器阵列的体积较大，制造成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种分光探测器，该分光探测器具有体积小、成本低、集成度高、操作方便、工艺简单等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

一种分光探测器，包括：

输入光纤阵列，所述输入光纤阵列包括多条并排设置的输入光纤，对光信号进行接收并输出；

光波导阵列，所述光波导阵列包括多条光波导，所述光波导与所述输入光纤一一对应，且与其对应的输入光纤耦合连接，对所述输入光纤阵列接收的光信号进行传输；

分光滤波结构，所述分光滤波结构沿所述输入光纤延伸方向将所述光波导阵列分割成第一光波导阵列和第二光波导阵列，并将所述第一光波导阵列的输出光分成沿平行于所述光纤延伸方向传输，并被第二光波导阵列接收的第一光束，和沿所述分光滤波结构反射方向传输的第二光束；

输出光纤阵列，所述输出光纤阵列包括多条输出光纤，所述输出光纤与所述第二光波导阵列中的光波导一一对应，并与所述第二光波导阵列中光波导的输出端耦合连接，对所述第一光束进行输出；

光探测结构，所述光探测结构位于所述分光滤波结构沿第二光束方向传播的上方，接收所述第二光束，并对所述第二光束进行检测。

优选的，所述光波导阵列上具有凹槽，所述分光滤波结构位于所述凹槽内。

优选的，所述凹槽沿所述光波导阵列延伸方向垂直于所述光波导阵列所在平面的剖面形状为矩形。

优选的，所述的分光滤波结构沿所述矩形的对角线放置。

优选的，所述凹槽沿所述光波导阵列延伸方向垂直于所述光波导阵列所在平面的剖面形状为平行四边形。

优选的，所述平行四边形沿光信号传播的方向的长度大于分光滤片的厚度。

优选的，所述光波导阵列上具有沿垂直于所述光波导阵列延伸方向贯穿所述光波导阵列的通孔，所述分光滤波结构位于所述通孔内。

优选的，所述分光滤波结构的反射面与所述光波导阵列延伸方向所成的角度在40度到50度范围内，包括端点值。

优选的，所述光探测结构为光电二极管阵列。

优选的，所述分光滤波结构为分光滤波片。

优选的，所述分光滤波片的反射率为5％。

优选的，所述光波导阵列的横截面的形状为正多边形或圆形。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型实施例所提供的分光探测器中，所述输入光纤阵列包括多条并排设置的输入光纤，所述光波导阵列包括多条与所述输入光纤一一对应的光波导，所述输出光纤阵列包括多条与所述光波导一一对应的输出光纤，由此可见，本实用新型实施例所提供的分光探测器中，所述输入光纤阵列、所述光波导阵列以及所述输出光纤阵列均采用集成封装的形式，先形成阵列结构，再进行组装。相较于现有技术中的分光探测器阵列，先单独制作各个只包括一条光纤以及一个光波导的分立的分光探测器，在对多个分光探测器进行集体封装的结构，本实用新型实施例所提供的分光探测器无需对一条输入光纤、一条光波导以及一条输出光纤对应的结构进行单独封装，从而省略了单独封装所需要的体积，使得本实用新型实施例所提供的分光探测器封装体积较小，制造成本较低。

而且，本实用新型实施例所提供的分光探测器，在实现所述输入光纤阵列与所述光波导阵列，以及所述光波导阵列与所述输出光纤阵列的耦合连接时，采用阵列封装的形式，而各阵列中相邻光纤以及相邻光波导之间的间距是固定的，从而使得本实用新型实施例所提供的分光探测器在进行耦合连接时，只要将第一条输入光纤和最后一条输入光纤对应的通道对准，位于所述第一条输入光纤和最后一条输入光纤之间的各光纤对应的通道即可自动对准，一次可以实现所有通道的耦合连接，操作简单，所耗工时少，工艺成本低。

因此，本实用新型实施例所提供的分光探测器封装体积小，工艺简单、制造成本低，便于大规模生产。

附图说明

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的分光探测器的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的分光探测器的一种具体实施方式中光波导阵列分割为两部分后与分光滤波结构的位置关系图；

图3为本实用新型所提供的分光探测器的一种具体实施方式中光波导阵列垂直于所述光波导阵列延伸方向与所述的探测器结构的接收表面垂直的凹槽剖面形状为矩形时，与分光滤波结构的位置关系图；

图4为本实用新型所提供的分光探测器的一种具体实施方式中光波导阵列凹槽剖面为平行四边形时，与分光滤波结构的位置关系图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中分光探测器阵列体积大、工艺复杂、制造成本高。

基于此，本实用新型实施例提供了一种分光探测器，其结构如图1所述，包括：

输入光纤阵列100，所述输入光纤阵列100包括多条并排设置的输入光纤，对光信号进行接收并输出；

光波导阵列200，所述光波导阵列200包括多条光波导，所述光波导与所述输入光纤一一对应，且与其对应的输入光纤耦合连接，对所述输入光纤阵列接收的光信号进行传输；

分光滤波结构300，所述分光滤波结构300沿所述输入光纤延伸方向将所述光波导阵列200分割成第一光波导阵列210和第二光波导阵列220，并将所述第一光波导阵列210的输出光分成沿平行于所述光纤延伸方向传输，并被第二光波导阵列220接收的第一光束(即沿所述分光滤波结构300透射方向的第一光束)，和沿所述分光滤波结构300反射方向传输的第二光束；

输出光纤阵列500，所述输出光纤阵列500包括多条输出光纤，所述输出光纤与所述第二光波导阵列220中的光波导一一对应，并与所述第二光波导阵列220中光波导的输出端耦合连接，对所述第一光束进行输出；

光探测结构400，所述光探测结构400位于所述分光滤波结构300沿第二光束方向传播的上方，接收所述第二光束，并对所述第二光束进行检测。

本实用新型实施例所提供的分光探测器中，所述输入光纤阵列100包括多条并排设置的输入光纤，所述光波导阵列200包括多条与所述输入光纤一一对应的光波导，所述输出光纤阵列500包括多条与所述光波导一一对应的输出光纤，由此可见，本实用新型实施例所提供的分光探测器中，所述输入光纤阵列100、所述光波导阵列200以及所述输出光纤阵列500均采用集成封装的形式，先形成阵列结构，再进行组装。相较于现有技术中的分光探测器阵列，先单独制作各个只包括一条光纤以及一个光波导的分立的分光探测器，在对多个分光探测器进行集体封装的结构，本实用新型实施例所提供的分光探测器无需对一条输入光纤、一条光波导以及一条输出光纤对应的结构进行单独封装，从而省略了单独封装所需要的体积，使得本实用新型实施例所提供的分光探测器封装体积较小，制造成本较低。

而且，本实用新型实施例所提供的分光探测器，在实现所述输入光纤阵列100与所述光波导阵列200，以及所述光波导阵列200与所述输出光纤阵列500的耦合连接时，采用阵列封装的形式，而各阵列中相邻光纤以及相邻光波导之间的间距是固定的，从而使得本实用新型实施例所提供的分光探测器在进行耦合连接时，只要将第一条输入光纤和最后一条输入光纤对应的通道对准，位于所述第一条输入光纤和最后一条输入光纤之间的各光纤对应的通道即可自动对准，一次可以实现所有通道的耦合连接，操作简单，所耗工时少，工艺成本低。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

请参考图2，图2为本实用新型一种具体实施方式中所提供的分光探测器的结构示意图。如图2所示，本实用新型所述的分光探测器，包括输入光纤阵列100，光波导阵列200，分光滤波结构300，探测器结构400，输出光纤阵列500。

所述输入光纤阵列100包括多条并排设置的输入光纤，对光信号进行接收并输出。

所述输入光纤阵列100是采用多通道集成封装在一起的光纤带，不用单个器件排列成阵列再封装，体积小，工艺简单。

所述光波导阵列200包括多条光波导，所述光波导与所述输入光纤一一对应，且与其对应的输入光纤耦合连接，对所述输入光纤阵列100接收的光信号进行传输。

在本实用新型实施例中，因为所述输入光纤阵列100是已经封装好的，每条光纤的相对位置已经确定，因此，只要确定其中任意两条光纤的位置，其他的光纤的位置将是唯一的，故在本实用新型实施例中实现所述光波导和所述输入光纤的耦合时，只需要将第一条光纤和最后一条光纤对准，中间的光纤可实现自动对准。

所述分光滤波结构300沿所述输入光纤100延伸方向将所述光波导阵列200分割成第一光波导阵列210和第二光波导阵列220，并将所述第一光波导阵列210的输出光分成沿平行于所述光纤延伸方向传输，并被第二光波导阵列接收的第一光束(即沿所述分光滤波结构300透射方向的第一光束)，和沿所述分光滤波结构300反射的向传输的第二光束。

在本实用新型的一个实施例中，所述光波导阵列200上具有凹槽，所述分光滤波结构300位于所述凹槽内。

在本实施例中，由于所述分光滤波结构300的作用是将输入光信号分为两部分，一部分为沿透射方向传播的第一光束，一部分是沿着反射方向传播的第二光束。当所述光波导阵列200上具有凹槽，所述分光滤波结构300位于凹槽内时，所述分光滤波结构300才能在所述光信号的传输方向上，将所述第一光波导阵列210的输出光分成沿平行于所述光纤延伸方向传输，并被第二光波导阵列220接收的第一光束(即沿所述分光滤波结构300透射方向的第一光束)，和沿所述分光滤波结构300反射的向传输的第二光束，发挥所述分光滤波结构300分光的作用。

在上述任一实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述凹槽沿所述光波导阵列200延伸方向垂直于所述光波导阵列200所在平面的剖面形状为矩形，其结构如图3所示。优选地，所述的分光滤波结构300沿所述矩形的对角线放置。

在本实施例中，所述凹槽沿所述光波导阵列200延伸方向垂直于所述光波导阵列200所在平面的剖面形状为矩形时，可以通过调整矩形的长宽比例来调整所述分光滤波结构300与所述光波导阵列200轴向之间的角度，即调整所述第二光束的传播方向，有利于所述第二光束和所述光探测结构400的对准及耦合，此时所述第一光波导阵列210和所述第二光波导阵列220相互连接。

在本实用新型的另一个实施例中，所述凹槽沿所述光波导阵列200延伸方向垂直于所述光波导阵列200所在平面的剖面形状为平行四边形，其结构如图4所示。优选地，所述平行四边形沿光信号传播的方向的长度大于分光滤片的厚度。

在本实施例中，所述凹槽沿所述光波导阵列200延伸方向垂直于所述光波导阵列200所在平面的剖面形状为平行四边形，所述平行四边形沿光信号传播的方向的长度大于分光滤片的厚度，可以使得所述分光滤波结构300和所述第一光波导阵列210、所述第二光波导阵列220之间接触更充分，更紧密，减少所述光信号，所述第一光束，所述第二光束，因为在空气中传播所引起的传播方向的改变，此时所述第一光波导阵列210和所述第二光波导阵列220相互连接。

在本实用新型的另一个实施例中，所述光波导阵列200上具有沿垂直于所述光波导阵列200延伸方向贯穿所述光波导阵列200的通孔，所述分光滤波结构300位于所述通孔内。

当所述分光滤波结构300位于所述通孔时，可以使得所述分光滤波结构300与所述第一光导阵列210和所述第二光波导220阵列接触更加紧密，由于所述第一光波导阵列210和所述第二光波导阵列220的折射率相对空气的折射率较大，因此减少三者之间的间隔，可以有效的减少因为在空气中传播所引起的路径传播的改变，而引起的第二光束与输出光纤阵列500耦合时的偏差。

需要说明的是，所述通孔沿所述光波导阵列200延伸方向垂直于所述光波导阵列200所在平面的剖面形状也可以为矩形，或平行四边形，或其他形状，本实用新型对此并不做限定，具体视情况而定。

当然，也可以将所述光波导阵列200物理的分割为所述第一光波导阵列210和所述第二光波导阵列220，如图2所示。此工艺相对于上述所述光波导阵列200上具有沿垂直于所述光波导阵列200延伸方向贯穿所述光波导阵列200的通孔的工艺较为简单，但是这种物理分割的方式可能会因为所述第一光波导阵列210和所述第二光波导阵列220完全成为两部分，没有连接关系，引起所述第二光束与所述输出光纤阵列500的通道的耦合因为所述第一光波导阵列210和所述第二光波导阵列220轴向有一定夹角而出现偏差。

在上述任一实施例的基础上，在本实用新型的一个优选实施例中，所述分光滤波结构300的反射面与所述光波导阵列200延伸方向所成的角度在40度到50度范围内，包括端点值。在本实施例中，所述分光滤波结构300的反射面与所述光波导阵列200延伸方向所成的角度在40度到50度范围内，包括端点值。可以使得所述第二光束在到达所述光探测结构400表面的角度更接近90度，使第二光束与所述光探测结构400更好的实现耦合。

在上述任一实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述分光滤波结构300为分光滤波片。优选地，所述分光滤波片的反射率为5％。在本实施例中，由于所述分光滤波片的厚度在各个位置都相等，以利于所述分光滤波片与所述第一光波导阵列210、所述第二光波导阵列220紧密接触，减少从所述第一光波导阵列210到所述第二光波导阵列220光信号传输时引起的传播方向的改变，降低耦合效率。

需要说明的是，所述分光滤波片的反射率为5％，是一种常用的选择方式，当然还可以是其他值的反射率，本实用新型对此并不做限定，具体根据对所述第二光束的不同需求选择不同反射率的分光滤波片。

优选地，所述的光波导阵列200的横截面的形状为正多边形或圆形。在本实施例中，所述的光波导阵列的横截面的形状为正多边形或圆形，可以使得在最后将所述输入光纤阵列100，所述光波导阵列200，所述分光滤波结构300，所述光探测结构400，所述输出光纤阵列500封装到一起时更加方便，放置所述分光探测器更容易稳定。

所述输出光纤阵列500包括多条输出光纤，所述输出光纤与所述第二光波导阵列220中的光波导一一对应，并与所述第二光波导阵列220中光波导的输出端耦合连接，对所述第一光束进行输出。

所述光探测结构400位于所述分光滤波结构300沿第二光束方向传播的上方，接收所述第二光束，并对所述第二光束进行检测。

本实用新型实施例所提供的分光探测器中，所述输入光纤阵列包括多条并排设置的输入光纤，所述光波导阵列包括多条与所述输入光纤一一对应的光波导，所述输出光纤阵列包括多条与所述光波导一一对应的输出光纤，由此可见，本实用新型实施例所提供的分光探测器中，所述输入光纤阵列、所述光波导阵列以及所述输出光纤阵列均采用集成封装的形式，先形成阵列结构，再进行组装。相较于现有技术中的分光探测器阵列，先单独制作各个只包括一条光纤以及一个光波导的分立的分光探测器，在对多个分光探测器进行集体封装的结构，本实用新型实施例所提供的分光探测器无需对一条输入光纤、一条光波导以及一条输出光纤对应的结构进行单独封装，从而省略了单独封装所需要的体积，使得本实用新型实施例所提供的分光探测器封装体积较小，制造成本较低。

而且，本实用新型实施例所提供的分光探测器，在实现所述输入光纤阵列与所述光波导阵列，以及所述光波导阵列与所述输出光纤阵列的耦合连接时，采用阵列封装的形式，而各阵列中相邻光纤以及相邻光波导之间的间距是固定的，从而使得本实用新型实施例所提供的分光探测器在进行耦合连接时，只要将第一条输入光纤和最后一条输入光纤对应的通道对准，位于所述第一条输入光纤和最后一条输入光纤之间的各光纤对应的通道即可自动对准，一次可以实现所有通道的耦合连接，操作简单，所耗工时少，工艺成本低。

因此，本实用新型实施例所提供的分光探测器封装体积小，工艺简单、制造成本低，便于大规模生产。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种分光探测器，其特征在于，包括：

输入光纤阵列，所述输入光纤阵列包括多条并排设置的输入光纤，对光信号进行接收并输出；

光波导阵列，所述光波导阵列包括多条光波导，所述光波导与所述输入光纤一一对应，且与其对应的输入光纤耦合连接，对所述输入光纤阵列接收的光信号进行传输；

分光滤波结构，所述分光滤波结构沿所述输入光纤延伸方向将所述光波导阵列分割成第一光波导阵列和第二光波导阵列，并将所述第一光波导阵列的输出光分成沿平行于所述光纤延伸方向传输，并被第二光波导阵列接收的第一光束，和沿所述分光滤波结构反射方向传输的第二光束；

输出光纤阵列，所述输出光纤阵列包括多条输出光纤，所述输出光纤与所述第二光波导阵列中的光波导一一对应，并与所述第二光波导阵列中光波导的输出端耦合连接，对所述第一光束进行输出；

光探测结构，所述光探测结构位于所述分光滤波结构沿第二光束方向传播的上方，接收所述第二光束，并对所述第二光束进行检测。

2.根据权利要求1所述的分光探测器，其特征在于，所述光波导阵列上具有凹槽，所述分光滤波结构位于所述凹槽内。

3.根据权利要求2所述的分光探测器，其特征在于，所述凹槽沿所述光波导阵列延伸方向垂直于所述光波导阵列所在平面的剖面形状为矩形。

4.根据权利要求3所述的分光探测器，其特征在于，所述的分光滤波结构沿所述矩形的对角线放置。

5.根据权利要求2所述的分光探测器，其特征在于，所述凹槽沿所述光波导阵列延伸方向垂直于所述光波导阵列所在平面的剖面形状为平行四边形。

6.根据权利要求5所述的分光探测器，其特征在于，所述平行四边形沿光信号传播的方向的长度大于分光滤片的厚度。

7.根据权利要求1所述的分光探测器，其特征在于，所述光波导阵列上具有沿垂直于所述光波导阵列延伸方向贯穿所述光波导阵列的通孔，所述分光滤波结构位于所述通孔内。

8.根据权利要求2-7任一项所述的分光探测器，其特征在于，所述分光滤波结构的反射面与所述光波导阵列延伸方向所成的角度在40度到50度范围内，包括端点值。

9.根据权利要求1所述的分光探测器，其特征在于，所述光探测结构为光电二极管阵列。

10.根据权利要求1所述的分光探测器，其特征在于，所述分光滤波结构为分光滤波片。

11.根据权利要求10所述的分光探测器，其特征在于，所述分光滤波片的反射率为5％。

12.根据权利要求1所述的分光探测器，其特征在于，所述光波导阵列的横截面的形状为正多边形或圆形。