[發明專利]用于板間互連的無線光模塊

有效

• 申請號: 201410004911.1
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103728699A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 朱宏韜;曾永福;郭軍;熊漢林;吳應明
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;H04B10/11
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術領域

本發明屬于激光通信技術領域，涉及業務電路板間無線高速率數據通信技術，具體為利用無線光通信技術的用于板間互連的無線光模塊。

背景技術

隨著數據通信業務和Internet的飛速發展，帶寬需求呈爆炸性增長，為支持大數據量通信，如大型并行處理計算機、異步傳輸模式(ATM)交換機和雷達中的大數據量通信，需要大規模印制電路板(PCB)間的互連來支持大的吞吐量要求，顯然，業務電路板間的互連是限制系統提高數據通信量的重要瓶頸。目前業務電路板間信號互連主要依靠電互連和光纖互連。對于電互連，通常采取兩種方法增加傳輸帶寬，一種是增加傳輸路徑的數目，也就是增加板間銅互連線的數量，帶來的問題是ASIC（英文Application?Specific?Intergrated?Circuits的縮寫，即專用集成電路）的管腳越來越多、PCB的層數增加、系統成本也隨之上升。另一種辦法則是提高設備交換轉發能力線速，如使用更高速的輸入輸出接口IO，采用差分技術等等。帶來的挑戰是信號完整性問題突出，整個物理鏈路的設計難度增加。光纖互連和電互連比較，具有帶寬高、損耗小、基本不存在串擾、匹配和電磁兼容問題等優點。單芯光互連已得到廣泛應用，但光纖互連一般占用空間較大，插拔麻煩。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述電互連和光纖互連技術的不足和缺點，提出的用于板間互連的無線光模塊，無線光模塊中封裝了光發射天線、光接收天線和轉換電路板，并有電路接口。電路接口可直接與電路板連接，插接有本無線光模塊的業務電路板可通過激光無線互連。

本發明用于板間互連的無線光模塊的技術方案是這樣實現的：包括一塊安裝有一個發射光學天線和一個接收光學天線的轉換電路板，所述轉換電路板包括激光器驅動電路、探測電路和數據接口電路。發射光學天線和接收光學天線垂直安裝在轉換電路板上，二個天線通過管腳與轉換電路板相連。發射光學天線、接收光學天線和轉換電路板封裝在模塊封裝結構內，轉換電路板的電路接口凸出在模塊封裝結構外。

所述發射光學天線包括發射微透鏡、激光器、發射光學天線封裝筒以及發射天線管腳。激光器封裝于發射光學天線封裝筒內，發射微透鏡嵌于發射光學天線封裝筒的頂端，發射微透鏡的中心線與激光器發光面的中心線重合。激光器下接的發射天線管腳從發射光學天線封裝筒底端伸出，與轉換電路板相連接。

所述接收光學天線包括接收微透鏡、光電探測器、接收光學天線封裝筒和接收天線管腳。光電探測器封裝于接收光學天線封裝筒內，接收微透鏡嵌于接收光學天線封裝筒的頂端，接收微透鏡的中心線與光電探測器探測面的中心線重合。光電探測器下接的接收天線管腳從接收光學天線封裝筒底端伸出，與轉換電路板相連接。

所述發射光學天線和接收光學天線的光軸距離大于或等于20mm，減少反射雜散光的影響。發射光學天線和接收光學天線的光軸平行度小于0.5°。以保證與對端無線光模塊的發射與接收對應。

所述發射微透鏡和激光器發光面之間的距離可調節，發射光學天線發射的光束發散角為25°～45°。

所述接收微透鏡和光電探測器探測面之間的距離固定，接收光學天線接收光束的視場角為3°～5°。

發射光學天線封裝筒和接收光學天線封裝筒為金屬殼體，不但起著結構上的支撐作用，同時為其內的激光器或光電探測器散熱。

接收微透鏡和發射微透鏡為半球透鏡。

模塊封裝結構上有3～8個安裝孔，以將無線光模塊固定連接于電路板。

2個本發明的板間互連的無線光模塊分別經電路接口插接于兩塊需要信號互連的業務電路板，2個無線光模塊之間的最小距離為10mm～100mm。且一端的無線光模塊的接收光學天線光軸與對端無線光模塊的發射光學天線光軸的平行度小于或等于4°，二光軸的距離小于或等于4mm。

業務電路板通過電路接口將業務電路板的電信號送入無線光模塊的轉換電路板，電信號通過轉換電路板的激光器驅動電路來驅動激光器發光，發出光信號，該光信號由對端電路板所接的無線光模塊接收。同時本無線光模塊的接收光學天線接收對端發射的光信號，光信號被光電探測器轉換為微弱的電信號，探測電路對此電信號進行放大和整形處理，經電路接口傳輸到所連接的業務電路板。從而實現兩塊業務電路板的互連。