原子磁力仪系统高增益平衡光电探测器的设计

来源：激光与红外杂志2017年第6期北京时间：

作者：张鹏

单位：哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江 哈尔滨150001；哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江 哈尔滨150001；中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江 哈尔滨150001；

摘要：为了实现对原子磁力仪系统中微弱、发散、快速调制的光信号的精密检测,克服传统平衡探测器接光面积小、增益小、光电管间距不可调及与自由空间光信号探测不兼容等缺点,采用基于基尔霍夫定律的平衡差分放大法和基于平行轨道焊盘的精调方法,设计并制作了高增益平衡光电探测器,并介绍了其工作原理和结构组成。首先,针对光斑发散大和调制速率快的特点确定了具有10 mm×10 mm大接光面积的高速光电管；然后设计了双管中心间距从20~60 mm连续可调的平行轨道焊盘,增强其对各种光学系统的兼容性；最后,利用两级放大电路设计实现了高增益特性。实验结果表明,该探测器-3 dB带宽达到800 kHz,信号跨阻增益达0.91 MΩ,在70 kHz 时的信噪比为38.5 dB,能够满足原子磁力仪系统光信号检测的要求。

关键词：平衡光电探测器;原子磁力仪;接光面积;高增益;信噪比

基金资助：国家863高新技术研究发展计划项目(No.2015AA8112005)资助