[发明专利]一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置及方法

说明书

本发明公开一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置和方法，属于光电信号探测及处理技术领域，包括光探测转换单元，用于探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号；直流高频分离单元，用于将电信号分离成直流信号和高频信号；电流转电压及直流电压放大单元，用于将直流信号转换成直流电压信号并对所转换成的直流电压信号进行放大；直流驱动单元；高频放大单元，用于对高频信号进行放大；直流高频合路单元，用于将经电流放大后的直流电压信号和放大后的高频信号合成并输出；高频放大单元为采用砷化镓工艺制备的射频放大器或者微波放大器。其能探测及放大从直流到20GHz的光调制信号。还公开一种用于超宽带光信号探测及放大的方法。

技术领域

本发明涉及光电信号探测及处理技术领域，具体涉及一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置及方法。

背景技术

随着光通信、光传输、微波光子、光纤传感等技术的不断发展，光信号探测及处理是光电领域一项重要且运用广泛的技术，尤其是在一些高速、高带宽的脉冲信号传输及同步系统，对光调制信号的传输质量提出非常高的要求，尤其是在接收端的光电探测，不仅需要探测较微弱的光调制信号，而且光调制信号的速率、带宽都越来越高，对光探测部分的探测和处理电路（放大）的速率和带宽也越来越高。首先，需要对微弱的光信号进行较大带宽的光电探测，把光信号尽可能失真小的转化为电信号，因为该调制光信号既具有直流成分也具有极高频成分，传输时需要从直流到高频全频域还原，失真要小，另外，由于信号微弱还需要对转换的电信号进行全频域包含直流成分尽可能失真小的同步放大，达到理想的运用幅度大小。所以，电信号的放大电路对高速、超宽带信号的还原放大同样至关重要。超宽带这里定义为从DC一直到20GHz的频率范围。

传统的光探测技术普遍采用APD（雪崩二极管型光电探测器）探测器进行光电转换，利用APD的雪崩效应从而得到较高的增益放大，后续的放大处理一般都是简单的利用基于BJT三极管运算放大器进行放大。传统技术存在几个问题：1、APD的信号调制带宽较窄，一般在GHz以下，无法达到10GHz、20GHz这种级别以上的高带宽；2、APD的价格高；3、所用的运算放大器受限于硅的材料工艺，带宽有限，目前普遍在几百兆赫兹级别，难于应付高达20GHz的高速、高带宽放大要求。现有部分技术也采用PIN探测器进行光电转换，但是同样受限于后续的运算放大电路，难于满足高达20GHz的高速、高带宽要求。传统技术一般对信号的放大通过BJT三极管类的运算放大器，对于直流和低频（低于几百兆赫兹）进行放大，对于高频无能为力，由此大大限制了运用的范围。

为此，期望寻求一种技术方案以至少减轻上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置及方法，其能实现从直流到20GHz超宽带微弱光调制信号的探测及放大，达到尽可能无失真地还原及放大有用信号的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于超宽带光信号探测及放大的电路装置，包括：

光探测转换单元，其用于探测光信号并将所探测到的光信号转换为电信号；

直流高频分离单元，其用于将电信号分离成直流信号和高频信号；

电流转电压及直流电压放大单元，其用于将直流信号转换成直流电压信号并对所转换成的直流电压信号进行放大；

直流驱动单元，其用于对放大后的直流电压信号的驱动电流进行放大；

高频放大单元，其用于对高频信号进行放大；

直流高频合路单元，其用于将经电流放大后的直流电压信号和放大后的高频信号合成并输出；

其中，高频放大单元为采用砷化镓工艺制备的射频放大器或者微波放大器；