[發明專利]一種直調模擬電光轉換集成組件

在審

• 申請號: 201911105162.0
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110780398A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 呂曉萌;伍藝龍;廖翱;景飛;余昌喜;潘威;許瑋華;朱云柯
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 51214 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 管高峰

本發明涉及微波光子及光載射頻領域，提供了一種直調模擬電光轉換集成組件，包括：微波芯片、高速激光器芯片、微波匹配網絡、溫度調控單元、耦合透鏡、控制電路單元、射頻輸入端口和光學輸出端口，并通過微組裝工藝實現混合一體化集成裝配在屏蔽殼體中，各個組件之間通過引線鍵合和透鏡耦合等方式分別實現電信號和光信號的互連，從微波匹配網絡接收到的射頻微波信號加載到光信號上以實現電光轉換，從而射頻信號調制在光信號上通過光學輸出端口進行輸出。本發明利用微組裝工藝實現了電光轉換組件的一體化集成，大大降低了成本、體積和重量，提高集成度、可擴展性和可靠性。

技術領域

本發明涉及微波光子領域和光載射頻領域，特別涉及一種直調的模擬電光轉換集成組件。

背景技術

在過去幾十年中，射頻通信技術飛速發展，然而由于射頻信號的頻段特性，使得在長距離傳輸的應用場景中，基于低衰減、抗干擾的射頻線纜的直接傳輸方法成本很高；得益于光纖技術的日益成熟，光載射頻通信技術(Radio over Fiber,RoF)得到了廣泛的應用，該技術是通過將高速射頻模擬信號調制到光信號上的方法，以實現對射頻信號的高帶寬、低損耗和遠距離傳輸。在光載射頻通信系統中，電光轉換模塊作為光源提供光載波信號，并將射頻信號調制到光載波信號上，是系統中非常重要的組成部分；常見電光轉換模塊的實現方法分為以激光器為核心的直接調制方式或者以激光器和調制器組合的外調調制方式；其中直接調制激光器的由于體積小，工藝簡單，成本低，易于集成等優點，得到了廣泛關注；然而，隨著光載射頻通信系統集成度和功能要求在不斷提高和演進，我們對電光轉換模塊也提出了高集成度、功率可控等更多要求，目前，采用的微波組件、光學組件、控制組件分離，并通過射頻電纜、光纖互連的方式已經無法達到用戶小型化的需求。在中國專利CN109361463A公開了一種多通道ROF系統及實現方法，八路射頻信號分別輸入至光端機的八個電光轉換插盒，其中光發射插盒包含了低噪放、數控衰減器、檢波器、激光器和MCU控制及LD驅動電路等；然而由于光電器件如激光器、微波模塊以及PCB的加工工藝不同，在實現光電器件與微波器件組裝的過程中，依然存在體積大、穩定性差、不易于集成等問題。

發明內容

針對上述存在的問題，提供了一種直調模擬電光轉換集成組件，以達到降低重量、體積和提高集成度的目的。

本發明采用的技術方案如下：一種直調模擬電光轉換集成組件，其特征在于，包括：微波芯片、高速激光器芯片、微波匹配網絡、溫度調控單元、耦合透鏡、控制電路單元、射頻輸入端口和光學輸出端口，并通過微組裝工藝實現混合一體化集成裝配在屏蔽殼體中；所述射頻輸入端口、微波芯片、微波匹配網絡和高速激光器芯片依次通過引線方式實現電信號互連；所述高速激光器芯片、耦合透鏡和光學輸出端口之間依次通過光學空間耦合方式實現光信號后互聯；所述控制電路單元分別與溫度調控單元、高速激光器芯片、微波芯片單元通過引線方式實現信號互連。

進一步的，所述直調模擬電光轉換組件的工作過程為：外部射頻信號通過所述射頻輸入端口輸入直調模擬電光轉換組件內部，所述微波芯片通過微波匹配網絡連接至高速激光器芯片，通過微波匹配網絡將射頻信號直接加載到高速激光器芯片上，將射頻信號轉換為光信號；所述高速激光器輸出光信號通過耦合透鏡將光信號耦合到光學輸出端口，實現光信號的輸出。

進一步的，所述微組裝工藝實現混合一體化集成裝配包括：所述高速激光器芯片、微波芯片、微波匹配網絡、溫度調控單元采用共晶或導電膠粘接方式裝配在屏蔽殼體內部；所述控制電路單元采用回流焊裝配在屏蔽殼體內部；所述光學透鏡采用光敏膠和光學在線耦合對準實現裝配在屏蔽殼體內部；所述射頻輸入端口和光學輸出端口采用焊接方式裝配在屏蔽殼體表面上。