用于空間光通信具有復(fù)合波導(dǎo)陽(yáng)極的微通道光電倍增管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種用于空間光通信具有復(fù)合波導(dǎo)陽(yáng)極的微通道光電倍增管，屬 于光電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在空間激光通信過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)毫弧度甚至微弧度量級(jí)的精密對(duì)準(zhǔn)，所使用的 激光通信光端機(jī)采用了兩級(jí)復(fù)合式APT系統(tǒng)（acquiring tracking pointing，捕獲跟蹤對(duì) 準(zhǔn)）。所謂兩級(jí)復(fù)合式APT系統(tǒng)包括粗跟蹤與精跟蹤兩部分。粗跟蹤部分為CCD望遠(yuǎn)自動(dòng) 跟蹤系統(tǒng)，精跟蹤部分為PZT(快速傾斜鏡）配合4QD(四象限探測(cè)器）的高速跟蹤系統(tǒng)。 粗跟蹤完成對(duì)信標(biāo)光的粗對(duì)準(zhǔn)，使光端機(jī)目標(biāo)維持在CCD視場(chǎng)中心范圍，進(jìn)而確保目標(biāo)不 會(huì)飛出精跟蹤的視場(chǎng)范圍。精跟蹤由4QD探測(cè)器高速探測(cè)通信光，并根據(jù)探測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)控 制PZT調(diào)整通信光光路，將通信光維持在接收視場(chǎng)內(nèi)。粗跟蹤與精跟蹤兩部分各有自己的 光學(xué)天線(xiàn)。在參與通信的光端機(jī)之間建立并保持精密對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)，由另一個(gè)光學(xué)天線(xiàn)接收 通信光并傳入微通道光電倍增管（MCP-PMT)，由微通道光電倍增管實(shí)現(xiàn)通信光的光電轉(zhuǎn)換 和增強(qiáng)?，F(xiàn)有微通道光電倍增管其結(jié)構(gòu)為，自光入射方向依次為窗口、光電陰極、微通道板、 陽(yáng)極，微通道板有多級(jí)，如2~3級(jí)，陽(yáng)極位于最后一級(jí)微通道板的后端面，所述陽(yáng)極為透射 式陽(yáng)極，在光電陰極、各級(jí)微通道板、陽(yáng)極之間加有方向相同的高壓，由陽(yáng)極輸出光電流。
[0003] 由于設(shè)置兩級(jí)復(fù)合式APT系統(tǒng)十分必要，在激光通信光端機(jī)中三個(gè)光學(xué)天線(xiàn)同時(shí) 存在的現(xiàn)實(shí)幾乎無(wú)法改變，這使得光端機(jī)體積與重量明顯增大，結(jié)構(gòu)當(dāng)然也變得復(fù)雜，這些 光學(xué)天線(xiàn)的裝調(diào)，包括三個(gè)光軸的精密調(diào)整，難度很大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了減少激光通信光端機(jī)中光學(xué)天線(xiàn)的數(shù)量，我們發(fā)明了一種用于空間光通信具 有復(fù)合波導(dǎo)陽(yáng)極的微通道光電倍增管，本實(shí)用新型之微通道光電倍增管在接收、轉(zhuǎn)換、增強(qiáng) 激光通信信號(hào)的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)精跟蹤，相比于現(xiàn)有技術(shù)，將精跟蹤與通信合二為一，減少 了一個(gè)光學(xué)天線(xiàn)。
[0005] 本實(shí)用新型之用于空間光通信具有復(fù)合波導(dǎo)陽(yáng)極的微通道光電倍增管其組成部 分包括窗口、光電陰極、微通道板、陽(yáng)極，微通道板有多級(jí)，在光電陰極、各級(jí)微通道板、陽(yáng)極 之間加有方向相同的電壓，由陽(yáng)極輸出光電流；其特征在于，所述陽(yáng)極由透射式陽(yáng)極、陽(yáng)極 微通道板、位敏陽(yáng)極構(gòu)成，透射式陽(yáng)極、位敏陽(yáng)極分別位于陽(yáng)極微通道板正面、背面，電子束 聚焦極位于最后一級(jí)微通道板與透射式陽(yáng)極之間，由透射式陽(yáng)極輸出激光通信信號(hào)光光電 流，由位敏陽(yáng)極輸出激光通信定位光光電流。
[0006] 本實(shí)用新型其技術(shù)效果在于，當(dāng)空間激光通信光端機(jī)采用本實(shí)用新型之具有復(fù)合 波導(dǎo)陽(yáng)極的微通道光電倍增管時(shí)，依然由粗跟蹤系統(tǒng)完成對(duì)信標(biāo)光的粗對(duì)準(zhǔn)，使光端機(jī)目 標(biāo)維持在CCD視場(chǎng)中心范圍，進(jìn)而確保目標(biāo)不會(huì)飛出精跟蹤的視場(chǎng)范圍。通信光入射微通 道光電倍增管光學(xué)天線(xiàn)，聚焦于光電陰極表面，并發(fā)生光電轉(zhuǎn)換。光電陰極按照入射通信光 光斑形狀發(fā)射電子，這些電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下逐級(jí)加速撞擊微通道板，發(fā)生電子倍增，形成 高能電子云。該高能電子云在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下繼續(xù)加速撞向透射式陽(yáng)極。電子束聚焦極的 作用在于調(diào)制高能電子云波前，使其匯聚，提高能量密度，之后投射到透射式陽(yáng)極上。動(dòng)能 極高的高能電子云中的大部分電子被透射式陽(yáng)極收集，并輸出激光通信信號(hào)光光電流，完 成激光通信信號(hào)的提取。動(dòng)能極高的高能電子云中的小部分電子渡越透射式陽(yáng)極，之后在 通過(guò)陽(yáng)極微通道板的過(guò)程中得到再一次的電子倍增，最終被位敏陽(yáng)極收集，并輸出激光通 信定位光光電流，由此完成入射通信光的光軸精確定位?？梢?jiàn)，由透射式陽(yáng)極、陽(yáng)極微通道 板、位敏陽(yáng)極構(gòu)成的復(fù)合波導(dǎo)陽(yáng)極使得光端機(jī)中的微通道光電倍增管在接收、轉(zhuǎn)換、增強(qiáng)激 光通信信號(hào)的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)精跟蹤，相比于現(xiàn)有技術(shù)，將精跟蹤與通信合二為一，從而減 少了一個(gè)光學(xué)天線(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是本實(shí)用新型之用于空間光通信具有復(fù)合波導(dǎo)陽(yáng)極的微通道光電倍增管結(jié) 構(gòu)示意圖，該圖兼作為摘要附圖。圖2為本實(shí)用新型中的位敏陽(yáng)極的一種位敏結(jié)構(gòu)一一楔 條形結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 本實(shí)用新型之用于空間光通信具有復(fù)合波導(dǎo)陽(yáng)極的微通道光電倍增管其組成部 分包括窗口 1、光電陰極2、微通道板3、陽(yáng)極，如圖1所示，微通道板3有多級(jí)，在光電陰極2、 各級(jí)微通道板3、陽(yáng)極之間加有方向相同的電壓，由陽(yáng)極輸出光電流。所述陽(yáng)極由透射式陽(yáng) 極4、陽(yáng)極微通道板5、位敏陽(yáng)極6構(gòu)成，透射式陽(yáng)極4、位敏陽(yáng)極6分別位于陽(yáng)極微通道板5 正面、背面，電子束聚焦極7位于最后一級(jí)微通道板3與透射式陽(yáng)極4之間，由透射式陽(yáng)極 4輸出激光通信信號(hào)光光電流，由位敏陽(yáng)極6輸出激光通信定位光光電流。
[0009] 所述光電陰極2厚度為5_，直徑為25_，是一種GaAs光電陰極。
[0010] 所述微通道板3直徑為27_，有效口徑為18. 4_，通道孔徑為6 μ m，通道孔距為 8 μ m，厚度為0. 3mm，長(zhǎng)徑比為50,是一種帶防離子反饋膜的微通道板，其光電子入射端面 濺射有4nm厚的SiOJl0
[0011] 所述電子束聚焦極7由兩個(gè)相同的銅質(zhì)環(huán)片以同軸相離排布的方式構(gòu)成，所述銅 質(zhì)環(huán)片外徑為29. 5mm，內(nèi)徑為24. 5mm，厚度為2mm，銅質(zhì)圓片表面派射有SiO2層。
[0012] 所述透射式陽(yáng)極4為0. 4 μπι厚的Al膜，鍍?cè)陉?yáng)極微通道板5正面。
[0013] 所述陽(yáng)極微通道板5直徑為27mm，有效口徑為18. 4mm，通道孔徑為6 μ m，通道孔距 為8 μ m，厚度為0· 3mm，長(zhǎng)徑比為50。
[0014] 所述位敏陽(yáng)極6為2 μ m厚的Cu膜，鍍?cè)陉?yáng)極微通道板5背面，Cu膜表面濺射有 SiOJl。位敏陽(yáng)極6的位敏結(jié)構(gòu)有兩種。
[0015] -種是四象限結(jié)構(gòu)，位敏陽(yáng)極6的Cu膜由20 μπι寬的十字溝道劃分為四個(gè)彼此絕 緣的區(qū)域