本技術涉及光波導傳感,尤其是涉及一種光波導器件、及其制作方法和信號探測系統。
背景技術:
1、光纖傳感技術是一種以光纖為介質、光為載體感知和傳輸外界信號的傳感技術。當光在光纖中傳輸時,外界環境的變化會引起傳輸光各種特性的相應改變,通過監測光波參數的變化就可以獲得光纖外界環境的信息,從而實現傳感。
2、相關技術在一片光芯片上集成多個入射光路、與多個所述入射光路數量一一對應的出射光路和反射光路,探測光在每個入射光路內向前傳播并進入出射光路,當探測光遇到探測元件,探測元件會把攜帶有溫度信息的光信息反射回來,反射的光信息再進入反射光路,再由反射光路送入光電探測器,光電探測器接收到反射回來的攜帶有溫度信息的光信息,并與探測光源發出探測光進行對比,根據中心波長偏移量即可得到溫度值,完成測溫。
3、然而,這種分布式的溫度檢測,使整塊光芯片上集成的入射光路、出射光路和反射光路的數量極多,整塊芯片的光路結構十分復雜,良率較低且如果在使用過程中,部分該光路結構出現損壞,整塊芯片都要進行更換,更換的成本高。
技術實現思路
1、本技術旨在至少解決現有技術中存在的整塊光芯片上集成的入射光路、出射光路和反射光路的數量極多,整塊芯片的光路結構十分復雜,良率較低且如果在使用過程中,部分該光路結構出現損壞,整塊芯片都要進行更換,更換的成本高的技術問題。為此,本技術提出一種光波導器件、及其制作方法和信號探測系統。
2、第一方面,本技術提供了一種光波導器件,包括:光分路波導芯片、多個第一光纖、光收發波導芯片、多個第二光纖以及光電探測器陣列;
3、所述光分路波導芯片用于耦合至激光源和多個所述第一光纖,且被配置為將從所述激光源接收的探測光一一對應的發送至所述第一光纖;
4、所述光收發波導芯片用于耦合至多個所述第一光纖、探測元件和多個所述第二光纖,且被配置為經所述探測元件的多個反射光一一對應的發送至所述第二光纖;
5、所述光電探測器陣列與多個所述第二光纖耦合對準,以對應接收所述反射光。
6、通過采用上述技術方案,將光分路波導芯片和光收發波導芯片進行分離,并優化了它們之間的耦合效率,可以簡化單個芯片上的光路結構,提升了產品良率;即使部分光路結構在使用過程中損壞,也只需要更換對應損壞的芯片,這樣也減少了維護成本;另外相較于相關技術,本技術光電探測器陣列不用貼合到光芯片上,而是將多個第二光纖與光電探測器陣列耦合對準,這樣設計使光電探測器陣列不會受限于特定的安裝位置,且與多個第二光纖的安裝難度低,耦合效率高。
7、根據本技術的一個實施例,還包括:盒體;
8、所述光分路波導芯片、多個所述第一光纖、所述光收發波導芯片、多個所述第二光纖和所述光電探測器陣列均設置于所述盒體內,且所述盒體的壁面設有卡止所述光分路波導芯片和所述光收發波導芯片的卡槽。
9、通過采用上述技術方案,盒體中的卡槽允許光分路波導芯片和光收發波導芯片以模塊化形式安裝。這種模塊化設計使得光分路波導芯片和光收發波導芯片可以作為獨立的單元進行安裝和更換,從而簡化了維護和升級過程。
10、根據本技術的一個實施例,所述光分路波導芯片和所述光收發波導芯片均設于所述盒體的側壁面。
11、通過采用上述技術方案,利用盒體的側壁面可以使盒體的中心區域留出更多空間用于布置其他組件,如光電探測器陣列、電路板或其他控制硬件。這樣有助于更高效地管理空間,尤其在尺寸受限的應用中顯得尤為重要。
12、根據本技術的一個實施例,所述盒體包括:盒身、擋板和第一固定結構;
13、所述盒身的至少一個側壁開設有缺口,所述擋板對應設于所述缺口,且通過所述第一固定結構與所述盒身可拆卸連接;所述光分路波導芯片和所述光收發波導芯片設于所述擋板或設于所述盒身的內底面。
14、通過采用上述技術方案,將光分路波導芯片和光收發波導芯片安裝在可拆卸的擋板上,這意味著整個擋板可以作為一個模塊單元進行拆卸和更換。這種模塊化設計使得維修人員可以將整個擋板從盒體中取出,進行更加方便的外部操作和維護,而不需要在狹窄的空間內進行復雜的手動操作。
15、根據本技術的一個實施例,所述光分路波導芯片包括:一級耦合模塊和至少兩個二級耦合模塊;
16、所述一級耦合模塊包括至少兩個一級分支端口,用于對應接收從所述激光源發出的探測光;
17、每個所述二級耦合模塊均耦合至所述一級耦合模塊的一級分支端口,且所述二級耦合模塊包括至少兩個二級分支端口,用于將接收的所述探測光對應朝所述第一光纖發送。
18、通過采用上述技術方案,一級耦合模塊首先接收來自激光源的探測光,然后通過二級耦合模塊將光信號分配到各個第一光纖。這種分級方法使得每個耦合階段都可以進行優化,以適應不同的輸出需求。
19、根據本技術的一個實施例,所述光收發波導芯片包括:多個入射光路、與多個所述入射光路數量一一對應的出射光路和反射光路;
20、所述第一光纖一一對應的與所述入射光路連通,所述入射光路與所述出射光路連通,所述出射光路用于將所述探測光發送至所述探測元件;
21、所述出射光路與所述反射光路連通,所述反射光路用于將經所述探測元件的多個反射光一一對應的發送至所述第二光纖。
22、通過采用上述技術方案,若探測元件為光纖光柵,光纖光柵在熱脹冷縮或者受力的影響下會呈現不同的結構,探測光從入射光路傳播到出射光路,再從出射光路傳播到該結構時會發生反射,且把攜帶有溫度/力的信息(反射光)經過反射光路一一對應的發送至第二光纖。
23、根據本技術的一個實施例,還包括:濾波器;
24、多個所述第二光纖耦合至所述濾波器且穿過所述濾波器插合于所述光電探測器陣列內,所述濾波器用于減少非目標光波進入所述光電探測器陣列。
25、通過采用上述技術方案,濾波器的主要作用是阻止非目標光波(雜散光)進入光電探測器陣列。非目標光波可能來源于環境光或設備內部的其他光源,它們可能會干擾影響光電探測器的準確性和可靠性。
26、根據本技術的一個實施例,還包括:fpc軟排線和插頭;
27、所述fpc軟排線安裝于所述光電探測器陣列,且所述插頭安裝于所述fpc軟排線背離所述光電探測器陣列的一端,所述插頭用于插接在信號檢測設備上。
28、第二方面,本技術提供了一種信號探測系統,包括:
29、激光源;
30、如任一項實施例所述的光波導器件,所述激光源用于將探測光發送至所述光分路波導芯片;
31、測量光纖,所述測量光纖的數量與所述第一光纖的數量一一對應,且每個所述測量光纖內均設有探測元件。
32、通過采用上述技術方案,
33、第三方面,本技術提供了一種光波導器件的制作方法,
34、提供盒體,將光分路波導芯片和光收發波導芯片分別卡設于所述盒體內;
35、將所述光分路波導芯片和所述光收發波導芯片通過多個第一光纖連接,且使所述光分路波導芯片從所述激光源接收的多個探測光一一對應的發送至所述第一光纖;
36、在測量光纖內設有探測元件的前提下,將所述光收發波導芯片分別連接多個第二光纖和多個測量光纖,且所述光收發波導芯片被配置為經所述探測元件的多個反射光一一對應的發送至所述第二光纖;
37、將光電探測器陣列安裝于所述盒體內,且所述光電探測器陣列與多個所述第二光纖耦合對準,以對應接收所述反射光。
38、綜上所述,本技術包括以下至少一種有益技術效果:將光分路波導芯片和光收發波導芯片進行分離,并優化了它們之間的耦合效率,可以簡化單個芯片上的光路結構,提升了產品良率;即使部分光路結構在使用過程中損壞,也只需要更換對應損壞的芯片,這樣也減少了維護成本;另外相較于相關技術,本技術光電探測器陣列不用貼合到光芯片上,而是將多個第二光纖與光電探測器陣列耦合對準,這樣設計使光電探測器陣列不會受限于特定的安裝位置,且與多個第二光纖的安裝難度低,耦合效率高。