[发明专利]一种电流型光电转换器、装置及方法

说明书

本发明公开了一种电流型光电转换器、装置及方法，本发明的光电转换器包括：圆形基座、圆柱形金属外壳、光频转换单元、频率电流转换单元、透光片和底座；本发明的光电转换装置包括：光频转换单元、频率电流转换单元、信号调理采集单元、信号处理单元、显示单元和直流稳压单元；本发明的光电转换方法为：测量有光和无光条件下频率电流转换单元的输出电流，通过电流计算光信号强度；本发明可以克服现有光电转换器件将光信号转换成电流信号或者电压信号时存在暗电流的问题。

技术领域

本发明涉及光子学，具体涉及一种电流型光电转换器、装置及方法。

背景技术

光电转换器是利用材料的光电效应制作而成的探测器，它主要利用光电效应将光信号转换成电信号。自光电效应发现至今，光电转换器件获得了突飞猛进的发展，已广泛应用于各行各业。

目前常用的光电效应转换器件有光敏电阻、光电池、光电倍增器、光电二极管、光电三极管等，这些光电转换器件都是基于半导体材料制成。光检测能力取决于材料的本征能带结构属性，例如吸收系数，并且取决于半导体结的几个特征，例如掺杂分布、结深度、隔离结构深度(LOCOS或STI)等。

光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。光电池是把光能直接变成电能的器件，可作为能源器件使用。光电倍增管一般用来检测强度较弱的光信号，其性能主要由光阴极、倍增极和极间电压决定。光电二极管和光电三极管利用了PN结的反向特性，没有光照时，PN结反向电流极其微弱；有光照时，PN结反向电流迅速增大产生光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管或者光电三极管的电流发生变化。

当然，上述几种光电转换器件是将光信号转换成电流信号或者电压信号，也存在一定的缺陷和不足，比如：光敏电阻在强光照射下光电转换线性较差，光电驰豫过程较长，频率响应(器件检测变化很快的光信号的能力)很低。光电池的频率响应尤其是高频响应特性很差。光电倍增管主要用作微弱光信号检测，应避免强光直接入射。光电二极管和光电三极管都存在暗电流。暗电流必须预先测量，特别是当光电二极管被用作精密的光功率测量时，暗电流产生的误差必须认真考虑并加以校正。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种电流型光电转换器、装置及方法解决了现有光电转换器件将光信号转换成电流信号或者电压信号时存在暗电流的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种电流型光电转换器，包括：圆形基座、圆柱形金属外壳、光频转换单元、频率电流转换单元、透光片和底座；

所述光频转换单元与频率电流转换单元通信连接；所述光频转换单元、频率电流转换单元和透光片固定于圆柱形金属外壳内；所述圆柱形金属外壳开口一端与底座固定连接；所述圆形基座与底座固定连接，并置于圆柱形金属外壳内，用于固定光频转换单元与频率电流转换单元。

进一步地，光频转换单元包括：驱动电路和压电谐振式传感器；所述压电谐振式传感器的输出端与驱动电路的输入端连接。

进一步地，压电谐振式传感器通过带状支架固定在圆柱形金属外壳内；所述带状支架的一端与圆形基座固定连接，其另一端与压电谐振式传感器固定连接。

进一步地，圆柱形金属外壳上与开口一端相对的另一端设有开孔；所述透光片固定在开孔和压电谐振式传感器之间。

上述进一步方案的有益效果为：圆形基座和圆柱形金属外壳主要是与透光片一起，将压电谐振式传感器、驱动电路及频率电流转换单元封装起来，起密封作用，防止其受到污染而影响性能；

透光片的主要作用有二个，一是把入射光聚集起来，其聚焦点为压电谐振式传感器电极位置，聚焦点大小等于电极大小，以提高压电谐振式传感器的响应灵敏度和准确度；二是与圆形基座、开孔的圆柱形金属外壳一起将压电谐振式传感器封装起来，起密封作用，防止光电转换器受到污染而影响其性能。