一种带致冷的多模探测器的制作方法

1.本实用新型涉及探测器技术领域，尤其涉及一种带致冷的多模探测器。


背景技术：

2.to系列光探测器产品在实际生产过程中，通常会先将芯片安装到to底座，并密封带有透镜的to管帽，制作成晶体管封装的探测器to，再通过耦合安装管体和尾纤等部件制作成探测器器件。但是由于光纤为单模光纤且不带致冷，对于微弱光信号以及单个光子的探测效率低。本实用新型使用多级致冷单元并采用多模光纤进行光路耦合，使探测器芯片可以稳定工作在-40℃条件下，消除了暗电流噪声的影响，极大程度的提高了微弱光信号和单个光子的探测灵敏度。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出了一种提高微弱光以及单个光子探测效率的多模探测器。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种带致冷的多模探测器，包括管座、多级致冷器、探测器芯片组件、管帽、套筒、耦合透镜和多模光纤组件；所述管帽罩设在管座上部，所述管帽上设有玻璃片，位于所述管帽内所述管座表面设有多级致冷器，所述多级致冷器远离管座的一端设有探测器芯片组件，所述套筒的一端与管座连接，所述套筒套设于管帽外部，所述耦合透镜嵌设于套筒内部，且靠近玻璃片；所述多模光纤组件设于套筒远离管座的一端；光源经过所述多模光纤组件与耦合透镜耦合，并穿过玻璃片到达探测器芯片组件。
5.在以上技术方案的基础上，优选的，所述多级致冷器呈宝塔状。
6.在以上技术方案的基础上，优选的，所述探测器芯片组件包括热沉、探测器芯片和ntc热敏电阻；所述多级致冷器远离管座的一端设有热沉，所述热沉远离多级致冷器的一端设有探测器芯片，所述ntc热敏电阻与多级致冷器连接，所述探测器芯片远离管座的一端设有光敏面，所述光敏面用于接收光线。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，所述多模光纤组件包括多模光纤、钢针、宝塔套和陶瓷插芯，所述宝塔套的一端与套筒远离管座的一端连接，所述钢针嵌设于宝塔套靠近套筒的一端，所述钢针内设有陶瓷插芯，所述陶瓷插芯穿置有多模光纤。
8.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括橡胶尾套，所述橡胶尾套套设于宝塔套外部，且包覆宝塔套和钢针。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，所述套筒与管座之间设有封焊管体，所述封焊管体与套筒采用激光焊接固定，所述封焊管体与管座采用电阻储能焊固定，所述宝塔套与套筒采用激光焊接固定。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，所述玻璃片和管帽采用玻璃焊料焊接，管座与管帽采用电阻储能焊进行焊接。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，所述管座远离管帽的一端设有多个管脚。
12.本实用新型的一种带致冷的多模探测器相对于现有技术具有以下有益效果：本实用新型使用多级致冷器并采用多模光纤组件进行光路耦合，使探测器芯片可以稳定工作在-40℃环境中，消除了暗电流噪声的影响，极大程度的提高了微弱光信号以及单个光子的探测灵敏度。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本实用新型多模探测器的剖面图；
15.图2为本实用新型多模探测器的探测器芯片组件图；
16.图3为本实用新型多模探测器的主视图。
17.图中，1-管座、2-多级致冷器、3-探测器芯片组件、4-管帽、5-套筒、6-耦合透镜、7-多模光纤组件、41-玻璃片、31-热沉、32-探测器芯片、33-ntc热敏电阻、71-多模光纤、72-钢针、73-宝塔套、74-陶瓷插芯、8-橡胶尾套、9-封焊管体、10-管脚。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“尾端”、“左右”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.如图1-3所示，本实用新型的一种带致冷的多模探测器，包括管座1、多级致冷器2、探测器芯片组件3、管帽4、套筒5、耦合透镜6和多模光纤组件7；管帽4罩设在管座1上部，管帽4上设有玻璃片41，位于管帽4内管座1表面设有多级致冷器2，多级致冷器2呈宝塔状；多级致冷器2远离管座的一端设有探测器芯片组件3，套筒5的一端与管座1连接，套筒5套设于管帽4外部，耦合透镜6嵌设于套筒5内部，且靠近玻璃片41；多模光纤组件7设于套筒5远离管座1的一端；光源经过多模光纤组件与耦合透镜耦合，并穿过玻璃片到达探测器芯片组件3。
21.其中，玻璃片41和管帽4采用玻璃焊料焊接，管座1与管帽4采用电阻储能焊进行焊接，以此来增加管座1和管帽4之间的密封性，使得管座1和管帽4的气密性＜1
×
10-9
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·
m3/s，提高探测器的可靠性。
22.耦合透镜6和套筒5使用353nd胶水粘结，套筒5的两端分别与管座1和多模光纤组件7采用激光焊接固定，增加了探测器的可靠性。
23.具体的实施例中，探测器芯片组件3包括热沉31、探测器芯片32和ntc热敏电阻33；多级致冷器2远离管座1的一端设有热沉31，热沉31远离多级致冷器2的一端设有探测器芯片32，ntc热敏电阻33与多级致冷器2连接，探测器芯片32远离管座1的一端设有光敏面，光敏面用于接收激光。各元件之间安装方式为：管座1和多级致冷器2采用铟锡焊料焊接，热沉31与多级致冷器2使用导电银胶粘接，ntc热敏电阻33和多级致冷器2使用导电银胶粘接，探测器芯片32与热沉31使用导电银胶粘接，探测器芯片32和ntc热敏电阻33通过金丝键合方式与管座1电性连接。
24.具体的实施例中，热沉31为过渡热沉，过渡热沉具有导热绝缘的目的。
25.具体的实施例中，多模光纤组件7包括多模光纤71、钢针72、宝塔套73和陶瓷插芯74，宝塔套73的一端与套筒5远离管座1的一端连接，钢针72嵌设于宝塔套73靠近套筒5的一端，钢针72内设有陶瓷插芯74，陶瓷插芯74穿置有多模光纤71。具体的，宝塔套73与套筒5采用激光焊接，钢针72为金属材料，宝塔套73为金属材质，作用是为了保护脆弱的多模光纤71。
26.具体的实施例中，还包括橡胶尾套8，橡胶尾套8套设于宝塔套73外部，且包覆宝塔套73和钢针72，对宝塔套73和钢针72起到保护作用。
27.具体的实施例中，套筒5与管座1之间设有封焊管体9，封焊管体9与套筒5采用激光焊接固定，封焊管体9与管座1采用电阻储能焊固定，宝塔套73与套筒5采用激光焊接固定。
28.具体的实施例中，管座1远离管帽4的一端设有多个管脚10，用于与外部系统电连接。
29.本实用新型的制作方法为：首先将多级致冷器2安装在管座1上部，多级致冷器2自下而上依次安装热沉31和探测器芯片32，ntc热敏电阻33安装于多级致冷器2表面，组成to半成品；然后将玻璃片41安装与管帽4内部组成光窗管帽，并将光窗管帽与to半成品焊接密封；最后将耦合透镜6安装与套筒5内部，套筒5的一端与多模光纤组件7焊接，另一端与封焊管体9焊接，封焊管体9远离套筒5的一端与管座1焊接固定。安装时需注意：探测器芯片32的收光光轴和玻璃片41、耦合透镜6和多模光纤71均同轴设置，可以提高收光耦合效果。
30.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。