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专利号: 2018101058582
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种热光效应光波导检测装置,包括:第一光电探测器,具有输入端、输出端,基于参考光源产生第一电信号;光波导器件,具有第一光输入端、第一光输出端、第一控制端和第二控制端,具有第一波导和第二波导,其第一光输入端用于接收第一光信号,其第一光输出端用于提供第一光输出信号,其第一控制端和第二控制端接收控制电压,基于热光效应调整光第一光输出信号;第二光电探测器,具有输入端、输出端,其输入端耦接至光波导器件的光输出端,基于第二光信号产生第二电信号;第一放大器,具有电源端、接地端、第一端、第二端和输出端,其电源端耦接至电源,其接地端耦接至地,其第一端耦接至第一光电检测器件输出端以接收第一电信号,其第二端耦接至第二光电检测器件输出端以接收第二电信号,其输出端耦接至所述光波导器件的第一控制端并提供第一模拟信号;

所述光波导器件包括:硅衬底;两条二氧化硅波导层;以及加热装置,毗邻所述二氧化硅波导层,用以对两条二氧化硅波导层进行加热;分布于二氧化硅波导层之间的测试区域;

加热装置接收第一模拟信号,随第一模拟信号的变化调整光波导器件的温度。

2.如权利要求1所述的热光效应光波导检测装置,其特征在于,所述热光效应光波导检测装置还包括偏置和温测电路,所述偏置和温测电路包括:启动电路,具有第一控制端、第一偏置端、第二偏置端、电源输入端和电源提供端,其第一控制端接收控制信号,其电源输入端耦接至外部电源;偏置电路,具有电源端、接地端、第一偏置端、第二偏置端、电压提供端和温度信号端,其电源端耦接至所述启动电路的电源提供端,其接地端耦接至地,其第一偏置端耦接至所述启动电路的第二偏置端、其第二偏置端提供偏置电压,其电压提供端提供一基准电压,其温度信号端提供一温度;反馈电路,具有电源输入端、接地端、偏置端、控制端和电源提供端,其电源输入端耦接至所述外部电源,其接地端耦接至地,其偏置端耦接至所述偏置电路的第二偏置端,其控制端耦接至所述启动电路的第一偏置端,其电源提供端耦接至所述偏置电路电源端;其中所述偏置电路启动前,所述启动电路为所述偏置电路供电;偏置电路启动后,所述反馈电路控制所述启动电路停止为所述偏置电路供电,所述反馈电路为所述偏置电路供电。

3.如权利要求1或2所述的热光效应光波导检测装置,其特征在于,所述检测装置还包括:AD转换器,将所述第一模拟信号或温度信号转换为第一数字信号;第一寄存器,具有控制端、输入端和输出端,其输入端用以接收所述第一数字信号,其输出端提供第二数字信号;第一计算单元,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端耦接至所述寄存器输出端以接收所述第二数字信号,其第二端耦接至所述AD转换器输出端用以接收第一数字信号,其输出端提供计算信号;查找表,基于计算信号和预存储数据输出待测物品信息。

4.如权利要求3所述的热光效应光波导检测装置,其特征在于,所述检测装置还包括DA转换器,具有输入端和输出端,其输入端耦接至所述AD转换器输出端以接收所述第一数字信号,其输出端提供第二模拟信号用以控制所述光波导器件的第一控制端。

5.如权利要求2所述的热光效应光波导检测装置,其特征在于,所述启动电路包括:第一晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至地,其控制端耦接至所述启动电路的第一控制端;第一电阻,具有第一端和第二端,其第一端耦接至所述第一晶体管的第二端;第二晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至所述第一电阻的第二端,其控制端耦接至所述第二晶体管的第一端,其第二端耦接至所述启动电路的电源输入端;第三晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至所述启动电路的第二偏置端,其第二端耦接至启动电路的电源输入端,其控制端耦接至所述第二晶体管的控制端;以及第五晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至所述启动电路的电源提供端,其第二端耦接至所述启动电路的电源输入端,其控制端耦接至所述第二晶体管的控制端。

6.如权利要求2所述的热光效应光波导检测装置,其特征在于,所述偏置电路包括:第六晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述偏置电路的电源端;第二电阻,具有第一端和第二端,其第二端耦接至所述第六晶体管的第一端,其第一端耦接至所述第六晶体管的控制端;第七晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述偏置电路的电源端,其控制端耦接至所述第六晶体管的控制端;第三电阻,具有第一端和第二端,其第二端耦接至所述第七晶体管的第一端;第八晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述第二电阻的第一端,其控制端耦接至所述启动电路的第二偏置端;第九晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述第三电阻的第一端,其控制端耦接至所述第八晶体管的控制端和所述第三电阻的第二端;第四电阻,具有第一端和第二端,其第二端耦接至所述第八晶体管的第一端;第十晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端和控制端耦接至所述偏置电路的接地端,其第二端耦接至所述第四电阻的第一端;第十一晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端和控制端耦接至所述偏置电路的接地端,其第二端耦接至所述第九晶体管第一端;第十四晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至所述偏置电路的接地端,其第二端耦接至所述偏置电路的电源端,其控制端耦接至所述第九晶体管的第二端;第十五晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述偏置电路的电源端,其第一端耦接至所述偏置电路的电压提供端,其控制端耦接至所述第六晶体管的控制端;第四晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述偏置电路的电源端,其第一端耦接至所述偏置电路的电流提供端,其控制端耦接至所述第六晶体管的控制端。

7.如权利要求6所述的光波导检测装置,其特征在于,所述光波导器件包括:两条二氧化硅波导层;硅衬底,包括第一半导体层和第二半导体层,所述第十晶体管、第十一晶体管集成于所述二氧化硅波导层下方的第二半导体层;加热装置,毗邻所述二氧化硅波导层,用以对两条二氧化硅波导层进行加热;分布于二氧化硅波导层之间的测试区域。

8.如权利要求2所述的热光效应光波导检测装置,其特征在于,所述反馈电路包括:第十七晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至所述反馈电路的控制端,其第二端耦接至所述反馈电路的电源输入端;第十八晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述反馈电路的电源输入端,其控制端耦接至所述第十七晶体管的控制端;

第十九晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述反馈电路的电源输入端,其控制端耦接至所述第十七晶体管的控制端;第二十晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述第十八晶体管的第一端,其第一端耦接至所述反馈电路电源的提供端;第二十一晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述第十九晶体管的第一端,其第一端耦接至所述第十九晶体管的控制端,其控制端耦接至所述第二十晶体管的控制端;第二十二晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第二端耦接至所述第二十晶体管的第一端,其控制端耦接至所述反馈电路的偏置端;第二十三晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至接地端,其控制端耦至所述第二十三晶体管的第二端,其第二端耦接所述第二十二晶体管的第一端;第二十四晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至接地端,其控制端耦至所述第二十三晶体管的控制端,其第二端耦接至所述第二十一晶体管的第一端;第二十五晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至接地端,其控制端耦接至所述第二十三晶体管的控制端;以及第二十六晶体管,具有第一端、第二端和控制端,其第一端耦接至第二十五晶体管的第二端,其控制端耦接至所述第二十六晶体管的第一端和所述第二十晶体管的控制端,其第二端耦接至所述反馈电路的电源输入端。

9.如权利要求3所述的热光效应光波导检测装置,采用检测方法检测待测物体的信息,所述检测方法包括:

步骤1:对第一物品进行检测,将第一物品对应的第一数字信号存储到所述第一寄存器;

步骤2:对第二物品进行检测,获得相应的第一数字信号;

步骤3:对两次检测的数字信号求差;

步骤4:基于数字信号之差和预存储信息输出物品信息。