高速自由空间的波分复用光通信的方法技术

本发明专利技术提供了一种高速自由空间的波分复用光通信的方法，光模块将来自PCB板的待发送电信号加载在半导体激光器光束上向自由空间发送；同时将从自由空间接收到的加载了所述待发送信号的激光光束后，从中恢复出所述待发送信号，实现收发一体的光通信功能，该光电模块采用半导体激光器作为光源，可提供高达10Gbp/s以上的数据传输；在传输过程中采用WDM波分复用技术实现收发一体的信号传输功能。可实现数据在的电路板间的数据传输，可广泛应用在军事、航天和工业领域。

High speed free space WDM optical communication method

The present invention provides a high speed free space wavelength division multiplexing optical communication method. The optical module transmits the transmission signal from the PCB board to the free space on the semiconductor laser beam; meanwhile, the light beam received from the free space, which is loaded with the light beam of the signal to be sent, is restored from it. The signal is sent to realize the optical communication function of the integrated transceiver. The photoelectric module uses a semiconductor laser as the light source, which can provide more than 10Gbp/s data transmission. In the transmission process, the WDM wavelength division multiplexing technology is used to realize the signal transmission function of the transceiver. Data transmission between circuit boards can be realized, and it can be widely used in military, aerospace and industrial fields.

【技术实现步骤摘要】
高速自由空间的波分复用光通信的方法
本专利技术涉及光通信
，特别是涉及高速自由空间的波分复用光通信的方法。
技术介绍
在短距离光通信中，电路板上邻近的信号发射器和信号接收器之间，使用光纤进行光互连。虽然这些光链路系统在性量方面完全可以满足要求，但这些光链路系统在体积、及重量方面仍需要改善，该专利技术采用直接在空气中传输光信号的方案，直接解决了光链路传输所需的光纤光缆的体积、重量和成本问题。传统光链路传输中存在单发或单收信号的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种收发传输一体的高速自由空间的波分复用光通信的方法。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：高速自由空间的波分复用光通信的方法，光模块将来自PCB板的待发送电信号加载在半导体激光器光束上向自由空间发送；同时将从自由空间接收到的加载了所述待发送信号的激光光束后，从中恢复出所述待发送信号，实现收发一体的光通信功能。进一步的，所述光电模块包括：-电连接器,所述电连接器充当PCB板与PCB应用板的电接口，且电连接器通过压接的方式实现电互连接；-PCB板，所述PCB板用于承载光电模块的电路，所述的电子控制部件直接附接在所述的PCB板上；-电子控制部件，所述电子控制部件适于控制光电转换的部件，所述电子控制部件包括半导体激光器、激光器驱动器器、光探测器、探测器跨阻放大器、控制器，所述电子控制部件直接附接在所述的PCB板的顶部，并通过焊接、胶粘的方式实现与PCB板的电互连；-光学组件支承件，所述光学组件支承件通过共晶或胶粘的方工直接附接到所述的PCB板上，从而确保所述的光学组件与电子控制部件之间实现光路对准及固定；-光学组件，所述光学组件用于激光器光路整形并传输光信号；-光电模块结构件，所述光电模块结构件用于保护所述电连接器、PCB板、电子控制部件、光学组件、光学组件支承件，免受外界环境应力的干扰。进一步的，两个所述光电模块成对使用时，一者是发射波长W1、接收波长W2的模块，另一者是发射波长W2、接收波长W1的模块，所述两个光电模块互为另一者的接收或发射模块。进一步的，所述激光器是多种波长激光器所组成的阵列，以实现多种波长的发射，同时探测器是多种波长控测器所组成的阵列，以实现多种波长的接收。进一步的，使用VCSEL、DFB、EML半导体激光器作为光源。进一步的，使用波分复用平面光波导作为光学组件。一种光学互连系统，包括至少二个收发一体的光电模块，所述光电模块包括：-电连接器,所述电连接器充当PCB板与PCB应用板的电接口，且电连接器通过压接的方式实现电互连接；-PCB板，所述PCB板用于承载光电模块的电路，所述的电子控制部件直接附接在所述的PCB板上；-电子控制部件，所述电子控制部件适于控制光电转换的部件，所述电子控制部件包括半导体激光器、激光器驱动器器、光探测器、探测器跨阻放大器、控制器，所述电子控制部件直接附接在所述的PCB板的顶部，并通过焊接、胶粘的方式实现与PCB板的电互连；-光学组件支承件，所述光学组件支承件通过共晶或胶粘的方工直接附接到所述的PCB板上，从而确保所述的光学组件与电子控制部件之间实现光路对准及固定；-光学组件，所述光学组件用于激光器光路整形并传输光信号；-光电模块结构件，所述光电模块结构件用于保护所述电连接器、PCB板、电子控制部件、光学组件、光学组件支承件，免受外界环境应力的干扰。一种制造权利要求1所述的光电模块的方法，所述方法包括如下步骤：将所述的电子控制部件在所述PCB板中的位置进行机械定位，然后将所述电子控制部件直接焊接或胶贴在PCB板上，其中激光器和探测器需达到微米级贴装精度，激光器、激光器驱动器、探测器、探测器跨阻放大器贴装后，再通过引线键合的方法，实现与PCB板的电互连；将光学组件支承件相对于PCB板机械对对准，直接粘附在PCB板上，然后再将光学组件与激光器、探测器进行精确对准，并粘附在光学组件支承件上；将光电模块结构件与上述步骤的半成品进行总装，并用电连接器将光电模块压接在PCB应用板上进行性能测试。与现有技术相比，本专利技术高速自由空间的波分复用光通信的方法的有益效果是：实现自由空间光电模块光电信号收发传输一体的功能，解决以往光链路传输中单发或单收信号的问题。附图说明图1是光电模块的结构示意图。图2是光电模块的使用示意图。具体实施方式请参阅图1至图2，光电模块包括电连接器1、PCB板2、电子控制部件3、激光器31、激光器驱动器32、探测器33、探测器跨阻放大器34、控制器35、光学组件支承件4、光学组件5、光电模块结构件6。电连接器1，该电连接器充当光电模块与PCB应用板(母板)的电信号接口。PCB板2，作为各种电信号的传输媒介，及电子控制部件3和光学组件支承件4、光学组件5结构承载件。电子控制部件3是对激光器及其驱动电路及探测器及其跨组放大器的控制处理电路。通过PCB板2输入差分信号通过驱动电路实现激光器发光，探测器将光经过接收处理电路转换成差分信号，从而实现光电通讯的互联。电子控制部件3中的控制器35及电容电阻等器件通过传统的微电子工艺技术将其焊接在PCB板2上。电子控制部件3中的激光器31、激光器驱动器32、探测器33、探测器跨阻放大器34等芯片为裸封装芯片，可通过导电银胶或纤焊或共晶工艺粘接在PCB板2上。激光器31、激光器驱动器32、探测器33、探测器跨阻放大器34等芯片粘接后，通过引线键合的方式与PCB板2实现电互连。激光器31为半导体激光器，可优选垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,VCSEL),亦可选用DFB、EML等激光器。激光器驱动器32为激光器31驱动单元。探测器33为半导体探测器，可优选PIN光电二极管，亦可选用APD光电二极管。探测器跨阻放大器34为探测器33光电二极管的跨阻放大器。光学组件5为激光光路整形并传输光信号，该部件主要功能有光波分复用/解复用，同时具有优化光束质量的功能。提高光路传输质量。光学组件支承件4通过钎焊或胶粘工艺附接在PCB板2上，同时用于支撑光学组件5，保护激光器31、激光器驱动器32、探测器33、探测器跨阻放大器34等器件不与光学组件5直接接触，影响光电模块综合性能。光电模块结构件6以机械的方式保护粘接在PCB板2上的所有部件，免受外界环境应力的干扰和损伤。本专利技术的光电模块的主要制造步骤如下：采用表面贴片工艺技术将控制器35及电容电阻等器件焊接在PCB板2上。采用精装贴装工艺将激光器31、激光器驱动器32、探测器33、探测器跨阻放大器34胶粘或钎焊在PCB板2上。其中激光器31、和探测器33的相对位置需达到微米级精度。采用引线键合工艺将激光器31、激光器驱动器32、探测器33、探测器跨阻放大器34与PCB板2实现电互连。通过钎焊或胶粘工艺将光学组件支承件4附接在PCB板上，为激光器31、激光器驱动器32、探测器33、探测器跨阻放大器34提供初步结构保护。通过耦合工艺将光学组件5与激光器31和探测器33进行精密对准，优化光路传输质量，并通过胶工艺将光学组件5固定在光学组件支承件上。将上述步骤完成的部件合件装配到光电模块结构件6中。将装配完成的光电模块用电连接器1与PCB应用板压接互连，进行光电模块光电性能特性测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高速自由空间的波分复用光通信的方法，其特征在于：光模块将来自PCB板的待发送电信号加载在半导体激光器光束上向自由空间发送；同时将从自由空间接收到的加载了所述待发送信号的激光光束后，从中恢复出所述待发送信号，实现收发一体的光通信功能。

【技术特征摘要】
1.高速自由空间的波分复用光通信的方法，其特征在于：光模块将来自PCB板的待发送电信号加载在半导体激光器光束上向自由空间发送；同时将从自由空间接收到的加载了所述待发送信号的激光光束后，从中恢复出所述待发送信号，实现收发一体的光通信功能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光电模块包括：-电连接器(1),所述电连接器(1)充当PCB板与PCB应用板的电接口，且电连接器通过压接的方式实现电互连接；-PCB板(2)，所述PCB板用于承载光电模块的电路，所述的电子控制部件直接附接在所述的PCB板上；-电子控制部件(3)，所述电子控制部件(3)适于控制光电转换的部件，所述电子控制部件(3)包括半导体激光器(31)、激光器驱动器器(32)、光探测器(33)、探测器跨阻放大器(34)、控制器(35)，所述电子控制部件(3)直接附接在所述的PCB板(2)的顶部，并通过焊接、胶粘的方式实现与PCB板的电互连；-光学组件支承件(4)，所述光学组件支承件(4)通过共晶或胶粘的方工直接附接到所述的PCB板上，从而确保所述的光学组件(5)与电子控制部件(3)之间实现光路对准及固定；-光学组件(5)，所述光学组件(5)用于激光器光路整形并传输光信号；-光电模块结构件(6)，所述光电模块结构件(6)用于保护所述电连接器(1)、PCB板(2)、电子控制部件(3)、光学组件(4)、光学组件支承件(5)，免受外界环境应力的干扰。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：两个所述光电模块成对使用时，一者是发射波长W1、接收波长W2的模块，另一者是发射波长W2、接收波长W1的模块，所述两个光电模块互为另一者的接收或发射模块。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述激光器是多种波长激光器所组成的阵列，以实现多种波长的发射，同时探测器是多种波长控测器所组成的阵列，以实现多种波长的接收。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：使用VCSEL、DFB、EML半导体激光器作为光源。6.根据权利要求2所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光，赵峰，
申请(专利权)人：江苏奥雷光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32