專利名稱：小型化雙路光模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光模塊，尤其涉及一種應用于雷達系統的小型化雙路光模塊。
背景技術：
現有的光模塊通常包括一個一端設有光接口而另一端設有電接口的殼體，殼體內安裝有光學次模塊(Optical Subassembly, 0SA)及電子次模塊(Electrical Subassembly, ESA)，其中光學次模塊主要包括光發射次模塊(Transmitter Optical Subassembly, TOSA) 和光接收次模塊(Receiver Optical Subassembly, ROSA)。TOSA由激光二極管LD和監視二極管PD構成，LD通過正向偏壓下PN結中載流子的受激輻射復合而發出相干光。ROSA由光探測器(PIN)和跨阻放大器(TIA)組成。光探測器是ROSA的核心部件，在數字光纖通信中常用的光探測器主要有本征光電二極管PIN和雪崩光電二極管(APD)。通常情況下T0SA、 ROSA 一般由三部分組成，包括光接頭、陶瓷插芯和管芯。電子次模塊包括發射和接收兩部分，其中如圖1所示，發射部分由信號調理電路、激光驅動與調制電路、自動偏置控制及報警電路與溫控電路組成。信號調理電路的主要功能是完成對從電接口來的信號進行處理， 包括碼型變換、電平變換以及并/串變換等功能。激光驅動與調制電路的主要功能是為光源提供必要的產生光載波所需驅動電流，并將從信號處理單元電路來的電信號調制在光載波上。由于激光驅動與調制電路的閾值電流及壽命受溫度的影響較大，因此必須對激光驅動與調制電路的閾值電流和工作溫度進行嚴格的控制。激光驅動與調制電路流過的電流由兩部分組成，即受發送電信號調制的調制電流和由自動偏置控制電路控制的偏置電流。自動偏置控制電路的目的是使激光驅動與調制電路偏置電流始終跟隨其閾值電流的變化，并使其保持在稍低于閾值電流的水平使激光驅動與調制電路工作在正常狀態下。對激光驅動與調制電路發出激光特性的檢測一般是按比例對輸出激光的一小部分進行測試或者利用激光驅動與調制電路的背面輻射激光作為測試參考。利用測試結果對激光驅動與調制電路的偏置電流進行自動調整控制，使激光驅動與調制電路工作在希望的正常狀態下。報警電路的主要功能是對光發射機工作狀態異常進行報警，并可自動關閉流過激光驅動與調制電路的總電流，以防止激光驅動與調制電路損壞。自動溫控電路是為穩定激光驅動與調制電路平均輸出光功率和工作波長而提供恒定的溫度環境，使激光驅動與調制電路內部溫度波動在10. 5°C之內，或更小。如圖2所示，接收部分主要有前置放大器、主放大器、判決器、譯碼器和時鐘恢復電路等主要功能部分組成。其中，前置放大器作用是放大光電二極管產生的微弱電信號，以供主放大器進一步放大和處理。前置放大器在減弱或防止電磁干擾和抑制噪聲方面起著特別重要的作用，設計要在帶寬和靈敏度之間進行折中。性能優良的光接收模塊應具有無失真地檢測和恢復微弱信號的能力，也即要求其前置放大器具有低噪聲、高靈敏度和足夠的帶寬。電信號的線性放大由主放大器、均衡器和自動增益控制電路組成。為了校正和補償前放對帶寬的限制，在主放大器之后可插入一個均衡器，采用自動增益控制電路，使接收部分在一定的入射光功率范圍內，將放大器的增益自動控制在固定的輸出電平上。隨著我國雷達技術的不斷發展，雷達系統所需處理和傳輸的數據量也越來越大， 信號路數也越來越多，雖然通過提升信號的傳輸速率可以一定程度的緩解矛盾，但傳輸速率得提升帶來了串擾等問題，同時信號路數的增加也增加了雷達系統的重量，這是機載、艦載雷達所不能接受的，而光傳輸的優點是速率快、抗干擾、重量輕等，光傳輸在民用市場的普及帶動了其在軍用市場的應用，雷達系統的信號傳輸方式也逐漸由電向光轉換，而現有市場上的小型化光模塊其電路板均采用直板形式，其光學次模塊帶陶瓷插芯，電接口通常采用金手指方式，其尺寸對于雷達系統來說還是太大了，如現在市售的光模塊SFP、SFP+, XFP、SFF等，具體尺寸如下SFP 57. 2mmX 13. 7mmX 12. 7mmSFP+ :56. 5mmX 14. OmmX 12. ImmXFP :77. 8mm X 22. 2mm X 16. ImmSFF :48. 5mmX 13. 2mmX 10. 8mm現代化的雷達系統信號傳輸的路數多達幾十路甚至上百路，這些尺寸的模塊如果多只并行使用的話，其所占電路板面積是非常巨大的，是雷達系統所不能忍受的。為滿足雷達系統高速率多路數據傳輸的要求，小尺寸光模塊的實用化研制需求迫在眉睫。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種小型化雙路光模塊，以減小現有光模塊的尺寸。為達到上述目的，本實用新型提供了一種小型化雙路光模塊，包括一端設有光接口而另一端設有電接口的殼體，所述殼體內安裝有與所述電接口配合的電子次模塊以及與所述光接口配合的光學次模塊，所述光學次模塊包括光發射次模塊和光接收次模塊，所述電子次模塊包括第一電路板和第二電路板，所述第一電路板和所述第二電路板之間通過柔性板相連且在所述殼體內相對彎折。本實用新型的小型化雙路光模塊，所述光發射次模塊包括第一管殼，所述第一管殼的前部安裝有第一光接頭，所述第一光接頭內安裝有陶瓷套管，所述陶瓷套管內安裝有凸透鏡，所述第一管殼的后部安裝有第一管芯，所述第一管芯位于所述第一管殼內的部分的前端安裝有非球透鏡，所述凸透鏡的中心點位于所述非球透鏡的焦點上，所述光接收次模塊包括第二管殼，其前部安裝有與其連為一體的第二光接頭，所述第二管殼內安裝有光敏面，所述第二管殼的后部安裝有第二管芯。本實用新型的小型化雙路光模塊，所述殼體包括底座和與其配合的封蓋，所述底座的前部設有所述光接口，其后部設有所述電接口，所述底座的中部設有立板，所述立板上開有兩個橫向分布的第一固定孔，所述第一電路板豎直安裝于所述底座內，所述光發射次模塊和所述光接收次模塊安裝于所述第一電路板上，所述第一光接頭的前部和所述第二光接頭的前部對應伸入所述第一固定孔，位于所述第一固定孔上方的立板上開有兩個橫向分布的第二固定孔，平臥于所述光學次模塊上方的所述第二電路板的前端設兩個凸起，兩個所述凸起對應伸入所述第二固定孔。[0017]本實用新型的小型化雙路光模塊，所述第一電路板的自由端上設有與所述電接口配合的排針。本實用新型的小型化雙路光模塊，所述立板左右兩側各設有一個開口向上且向后突出于所述立板的第一卡槽，所述底座的中部上開有與所述第一卡槽配合的中心卡槽，所述第一光接頭和所述第二光接頭的外壁上分別開有一個第二卡槽，還包括一個錨式卡擋， 所述錨式卡擋的錨桿的下端從所述第一光接頭和所述第二光接頭之間穿過并伸入所述中心卡槽，所述錨桿左右兩側的錨式卡擋上各設有一個錨尖，兩個所述錨尖對應卡在所述第一卡槽內，每個所述錨尖與所述錨桿之間部分對應配合卡在所述第二卡槽內。本實用新型的小型化雙路光模塊，所述排針為Imm間距排針。本實用新型的小型化雙路光模塊，所述底座與所述封蓋卡接。本實用新型的小型化雙路光模塊的電子次模塊采用兩塊式結構，兩塊電路板通過柔性板互聯，形成剛撓復合板形式，兩塊電路板以相對彎折的方式安排在殼體內，從而充分利用殼體內部空間，有效縮小了光模塊的體積。同時這種結構也縮短了 PCB板布線長度，減少了布線阻抗匹配要求，提高了模塊的抗干擾能力。并且，本實用新型的小型化雙路光模塊采用無插芯式光學次模塊，可有效縮短光學次模塊約4mm，其凸透鏡和非球透鏡的光耦合可適當降低主板上的輸出光功率和驅動器的驅動電流，進而減少了組件的功耗，增加了組件的應用可靠性。
圖1為現有光模塊的電子次模塊的發射部分的電路框圖；圖2為現有光模塊的電子次模塊的接收部分的電路框圖；圖3為本實用新型的小型化雙路光模塊的主視立體結構示圖；圖4為本實用新型的小型化雙路光模塊的拆除封蓋后的主視立體結構示圖；圖5為本實用新型的小型化雙路光模塊的底座的立體結構示圖；圖6A為本實用新型的小型化雙路光模塊的電子次模塊和光學次模塊的主視圖；圖6B為圖6A的右視圖；圖6C為圖6A的仰視局部剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細描述參考圖3至圖6B所示，本實用新型的小型化雙路光模塊包括殼體，該殼體包括底座103和與其卡接配合的封蓋104，底座103的前部設有光接口 101，其后部設有電接口 102，底座103內安裝有與電接口 102配合的電子次模塊以及與光接口 101配合的光學次模塊，光學次模塊包括光發射次模塊201和光接收次模塊202，電子次模塊包括第一電路板 302和第二電路板303，第一電路板302和第二電路板303之間通過柔性板301相連且在殼體內相對垂直彎折。第一電路板302上安裝有光發射次模塊201和光接收次模塊202，其自由端上設有與電接口 102配合的間距為Imm的排針3021，第二電路板303上集成有電子次模塊作為主板。其中，底座103的中部設有立板1031，立板1031上開有兩個橫向分布的第一固定孔1032，第一電路板302豎直安裝于底座103內，光發射次模塊201和光接收次模塊202 安裝于第一電路板302上，第一光接頭2012的前部和第二光接頭2022的前部對應伸入第一固定孔1032，位于第一固定孔1032上方的立板1031上開有兩個橫向分布的第二固定孔 1033，平臥于光學次模塊上方的第二電路板303的前端設兩個凸起3031，兩個凸起3031對應伸入第二固定孔1033。立板1031左右兩側各設有一個開口向上且向后突出于立板1031 的第一卡槽1034，底座103的中部上開有與第一卡槽1034配合的中心卡槽1035，第一光接頭2012和第二光接頭2022的外壁上分別開有一個第二卡槽20。為防止光發射次模塊201 和光接收次模塊202前后滑動，本實用新型的小型化雙路光模塊還包括一個錨式卡擋4，錨式卡擋4的錨桿401的下端從第一光接頭2012和第二光接頭2022之間穿過并伸入中心卡槽1035，錨桿401左右兩側的錨式卡擋4上各設有一個錨尖402，兩個錨尖402對應卡在第一卡槽1034內，每個錨尖402與錨桿401之間部分對應配合卡在第二卡槽20內。結合圖6C所示，光發射次模塊201包括第一管殼2011，第一管殼2011的前部安裝有第一光接頭2012，第一光接頭2012內安裝有陶瓷套管2013，陶瓷套管2013內安裝有凸透鏡2016，第一管殼2011的后部安裝有第一管芯2014，第一管芯2014位于第一管殼 2011內的部分的前端安裝有非球透鏡2015，凸透鏡2016與非球透鏡2015光耦合，即凸透鏡2016的中心點位于非球透鏡2015的焦點上，光接收次模塊202包括第二管殼2021，其前部安裝有與其連為一體的第二光接頭2022，第二管殼2021內安裝有光敏面2023，第二管殼 2021的后部安裝有第二管芯20M。本實用新型的小型化雙路光模塊的電子次模塊采用兩塊式結構，其中一塊用于固定光發射次模塊、光接收次模塊和排針，另一塊為主板，用于信號處理，兩塊電路板通過柔性板互聯，形成剛撓復合板形式，兩塊電路板以互相垂直的方式安排在殼體內，從而充分利用殼體內部空間，有效縮小了光模塊的體積，同時也縮短了 PCB板布線長度，減少了布線阻抗匹配要求，提高了模塊的抗干擾能力。并且，本實用新型的小型化雙路光模塊采用無插芯式光學次模塊，可有效縮短光學次模塊約4mm，其凸透鏡和非球透鏡的光耦合可適當降低主板上的輸出光功率和驅動器的驅動電流，進而減少了組件的功耗，增加了組件的應用可靠性。以上的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求1.一種小型化雙路光模塊，包括一端設有光接口(101)而另一端設有電接口(102)的殼體，所述殼體內安裝有與所述電接口(10 配合的電子次模塊以及與所述光接口(101) 配合的光學次模塊，所述光學次模塊包括光發射次模塊(201)和光接收次模塊002)，其特征在于，所述電子次模塊包括第一電路板(30 和第二電路板(303)，所述第一電路板 (302)和所述第二電路板(30 之間通過柔性板(301)相連且在所述殼體內相對彎折。
2.根據權利要求1所述的小型化雙路光模塊，其特征在于，所述光發射次模塊(201)包括第一管殼(2011)，所述第一管殼Q011)的前部安裝有第一光接頭(2012)，所述第一光接頭Q012)內安裝有陶瓷套管(2013)，所述陶瓷套管Q013)內安裝有凸透鏡(2016)，所述第一管殼O011)的后部安裝有第一管芯(2014)，所述第一管芯Q014)位于所述第一管殼 (2011)內的部分的前端安裝有非球透鏡(2015)，所述凸透鏡Q016)的中心點位于所述非球透鏡001 的焦點上，所述光接收次模塊(20 包括第二管殼(2021)，其前部安裝有與其連為一體的第二光接頭(2022)，所述第二管殼Q021)內安裝有光敏面(2023)，所述第二管殼O021)的后部安裝有第二管芯0024)。
3.根據權利要求2所述的小型化雙路光模塊，其特征在于，所述殼體包括底座(103)和與其配合的封蓋(104)，所述底座(10 的前部設有所述光接口(101)，其后部設有所述電接口(102)，所述底座(103)的中部設有立板(1031)，所述立板(1031)上開有兩個橫向分布的第一固定孔(1032)，所述第一電路板(30 豎直安裝于所述底座(10 內，所述光發射次模塊(201)和所述光接收次模塊(20 安裝于所述第一電路板(30 上，所述第一光接頭001 的前部和所述第二光接頭002 的前部對應伸入所述第一固定孔(1032)，位于所述第一固定孔(103 上方的立板(1031)上開有兩個橫向分布的第二固定孔(1033)，平臥于所述光學次模塊上方的所述第二電路板(303)的前端設兩個凸起(3031)，兩個所述凸起(3031)對應伸入所述第二固定孔(1033)。
4.根據權利要求3所述的小型化雙路光模塊，其特征在于，所述第一電路板(30 的自由端上設有與所述電接口(10 配合的排針(3021)。
5.根據權利要求4所述的小型化雙路光模塊，其特征在于，所述立板(1031)左右兩側各設有一個開口向上且向后突出于所述立板(1031)的第一卡槽(1034)，所述底座(103)的中部上開有與所述第一卡槽(1034)配合的中心卡槽(1035)，所述第一光接頭001 和所述第二光接頭002 的外壁上分別開有一個第二卡槽(20)，還包括一個錨式卡擋，所述錨式卡擋的錨桿G01)的下端從所述第一光接頭001 和所述第二光接頭O022) 之間穿過并伸入所述中心卡槽(1035)，所述錨桿001)左右兩側的錨式卡擋(4)上各設有一個錨尖002)，兩個所述錨尖(40 對應卡在所述第一卡槽(1034)內，每個所述錨尖 (402)與所述錨桿(401)之間部分對應配合卡在所述第二卡槽00)內。
6.根據權利要求4所述的小型化雙路光模塊，其特征在于，所述排針(3021)為Imm間距排針。
7.根據權利要求3所述的小型化雙路光模塊，其特征在于，所述底座(10 與所述封蓋 (104)卡接。
專利摘要本實用新型公開了一種小型化雙路光模塊，包括一端設有光接口而另一端設有電接口的殼體，殼體內安裝有與電接口配合的電子次模塊以及與光接口配合的光學次模塊，光學次模塊包括光發射次模塊和光接收次模塊，電子次模塊包括第一電路板和第二電路板，第一電路板和第二電路板之間通過柔性板相連且在殼體內相對彎折。由于兩塊電路板通過柔性板互聯，形成剛撓復合板形式，兩塊電路板以相對彎折方式安排在殼體內，從而充分利用了殼體內部空間，有效地縮小了光模塊的體積。
文檔編號G02B6/42GK201974550SQ20112005556
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者丁楠, 吳振剛, 張瑋, 杜發玉, 謝鴻志, 高進 申請人:中國電子科技集團公司第八研究所