[发明专利]一种基于可变比光束分离器的高精度线性光耦

说明书

本发明属于线性光电隔离器件技术领域，一种基于可变比光束分离器的高精度线性光耦，该器件包括：底座、光敏集成板、可变比光束分离器、盖板以及封装管壳；光敏集成板设置在底座上；可变比光束分离器设置在光敏集成板上，且器件的信号输出端与可变比光束分离器的输入端对应；盖板设置在光敏集成板上，且盖板与光敏集成板形成电学导通；封装管壳用于对底座、光敏集成板、可变比光束分离器以及盖板进行气密性封装；本发明设计了一种包含LED发光二极管、光电探测器及可变比光束分离器的线性光耦结构，该结构通过立体式对射光学结构和可变比光束分离器内部光纤光路传输实现线性光耦的高精度传输增益，同时提高了器件的抗电磁干扰能力和高可靠性。

技术领域

本发明属于线性光电隔离器件技术领域，一种基于可变比光束分离器的高精度线性光耦。

背景技术

在信号隔离传输领域，由于光电隔离通过发光器件和光敏器件以光信号为传输媒介，具有单向传输、抗干扰能力强、使用寿命长、无触点等诸多优点，因此在各种测量系统中被广泛使用。其中，在模拟信号光电隔离传输领域，常用的电路由线性光耦、反馈电路和跨阻放大输出电路组成，模拟信号的传输增益取决于线性光耦器件的传输增益，而线性光耦器件的传输增益取决于输出光电探测器与输入光电探测器光电流的比值。

目前，典型线性光耦产品如美国VISHAY公司的IL300系列、美国Agilent公司的HCNR200/2001、美国TI公司的TIL300/300A系列产品均为塑封器件产品，由于受到生产工艺、塑封模具、内部结构及光电探测器批次性差异的影响，使得每个器件的传输增益及分布区间较大，传输增益偏差大于5％；例如HCNR200传输增益为0.85～1.15，HCNR201传输增益为0.93～1.07，IL300传输增益为0.56～1.65，TIL300传输增益为0.75～1.25，TIL300A传输增益为0.9～1.1，并且器件内部灌胶导致高低温环境下传输增益偏差较大，使得在实际电路使用中每只线性光耦都需要配置不同的高精度调试电阻解决传输精度不足的问题，使用起来相对复杂，另外传输增益不能根据实际使用电路进行调整，无法满足模拟信号传输灵活调整的使用需求。而陶瓷结构线性光耦传输精度虽然可以通过耦合工艺进行优化调整，但器件结构复杂且生产效率相对较低，不便于批量生产，且无法解决高低温环境下LED光场变化不均匀引起传输精度变化的技术问题。

发明内容

为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于可变比光束分离器的高精度线性光耦，该器件包括：底座1、光敏集成板2、可变比光束分离器3、盖板4以及封装管壳5；光敏集成板2设置在底座1上；可变比光束分离器3设置在光敏集成板2上，且可变比光束分离器3的信号输出端与可变比光束分离器3的输入端对应；盖板4设置在光敏集成板2上，且盖板4与光敏集成板2形成电学导通；所述封装管壳5用于对底座1、光敏集成板2、可变比光束分离器3以及盖板4进行气密性封装。

优选的，底座1为长方体结构，在该底座的中心设置有凹槽，该凹槽用于固定光敏集成板2和盖板3。

优选的，光敏集成板2包括：底板21、左金焊盘22、右金焊盘23、左金导带24、右金导带25、左光电探测器芯片26、右光电探测器芯片27、第一陶瓷台阶28和第二陶瓷台阶29；左金焊盘22、右金焊盘23、左金导带24、右金导带25、第一陶瓷台阶28和第二陶瓷台阶29设置在底板21上，且第一陶瓷台阶28和第二陶瓷台阶29上表面镀有金属层；左光电探测器芯片26设置在左金焊盘22上，并通过导线与左金导带24导通；右光电探测器芯片27设置在右金焊盘23上，并通过导线与右金导带25导通；左金焊盘22、右金焊盘23、左金导带24以及右金导带25分别与封装外壳对应金属外引脚连接。

进一步的，光敏集成板2还包括第三陶瓷台阶281和第四陶瓷台阶291；第三陶瓷台阶281固定在第一陶瓷台阶28的侧面，第四陶瓷台阶291固定在第二陶瓷台阶29的侧面。

进一步的，第三陶瓷台阶281和第四陶瓷台阶291的上表面均设置有固定槽，固定槽表面镀有金属层。