一种全气密封性并行多路数字光收发模块的制作方法

1.本发明涉及光电转换技术领域，具体是一种全气密封性并行多路数字光收发模块。


背景技术：

2.伴随着数字化的进程，数据的处理、存储和传输得到了快速的发展。数字信息处理系统对多路、高速率信号传输的需求越来越迫切，短距、低误码率、高速互连成为数字信息处理系统发展的瓶颈。受损耗和串扰等因素的影响，基于铜线电互联的高速率信号传输质量受到了限制，成本也随之上升，而且过多的电缆也会增加系统的重量、电磁干扰和布线的复杂度。与电互连相比，光互连具有高速率、低损耗、无串扰和体积小、重量轻等优点，已广泛地应用于高速数据传输领域。
3.并行多路数字光模块由于其具有传输速率高、体积小、抗电磁干扰能力强等优点，已大量应用于地面雷达、机载雷达、信息对抗等领域，然而现有并行多路数字光模块大都基于pcb工艺研制、采用非气密封装设计，而光模块内部使用的光芯片、电芯片均是裸芯片，裸芯片若暴露在空气中会因氧化而降低性能，甚至失效。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种全气密封性并行多路数字光收发模块，解决现有数字光模块体积较大、集成度不高、非气密封、可靠性差的问题。
5.本发明的技术方案为：
6.一种全气密封性并行多路数字光收发模块，包括有气密封壳体、微控制单元、数字信号收发接口、阻抗匹配网络、电光转换模块、光电转换模块、n路并行光耦合发射模块、n路并行光耦合接收模块和2n路光信号收发模块，所述的数字信号收发接口、2n路光信号收发模块分别与气密封壳体进行气密封连接，所述的微控制单元、阻抗匹配网络、电光转换模块、光电转换模块、n路并行光耦合发射模块、n路并行光耦合接收模块均设置于气密封壳体内，所述的n路并行光耦合接收模块为42.5
°
fa-mt光纤组件，所述的n为≥2的整数；
7.所述的电光转换模块、光电转换模块均与微控制单元连接，电光转换模块的数字信号输入端、光电转换模块的数字信号输出端分别通过阻抗匹配网络与数字信号收发接口连接，电光转换模块的光信号输出端与n路并行光耦合发射模块的光信号输入端连接，光电转换模块的光信号输入端与n路并行光耦合接收模块的光信号输出端连接，n路并行光耦合发射模块的光信号输出端、n路并行光耦合接收模块的光信号输入端分别与2n路光信号收发模块连接。
8.所述的气密封壳体包括有外框、金属盖板和底板，外框的顶端焊接有金属环框，金属盖板平行且密封焊接于金属环框上，所述的底板密封焊接于外框的底端上。
9.所述的微控制单元、阻抗匹配网络、电光转换模块和光电转换模块均集成于ain陶瓷基板上，ain陶瓷基板的四周密封焊接于外框的内壁上。
10.所述的数字信号收发接口为bga电引出端，bga电引出端设置于底板上且与ain陶瓷基板焊接。
11.所述的2n路光信号收发模块是由n路发射光纤和n路接收光纤组成的光纤阵列，n路并行光耦合发射模块的光信号输出端与n路发射光纤连接，n路并行光耦合接收模块的光信号输入端与n路接收光纤连接，光纤阵列通过光纤密封节密封连接于外框上，
12.所述的n路并行光耦合发射模块为45
°
fa-mt光纤组件。
13.所述的电光转换模块包括有n路激光器驱动电路和n路激光器阵列，n路激光器驱动电路与微控制单元连接，n路激光器驱动电路的数字信号输入端通过阻抗匹配网络与数字信号收发接口连接，n路激光器阵列的控制端与n路激光器驱动电路连接，n路激光器阵列将n路数字信号转换为n路光信号，n路激光器阵列的光信号输出端与n路并行光耦合发射模块连接。
14.所述的光电转换模块包括有n路光电探测器阵列和n路限幅放大电路，n路限幅放大电路与微控制单元连接，n路光电探测器阵列的光信号输入端与n路并行光耦合接收模块连接，n路光电探测器阵列将n路已调光信号转换为n路数字信号，n路光电探测器阵列的数字信号输出端与n路限幅放大电路的数字信号输入端连接，n路限幅放大电路的数字信号输出端通过阻抗匹配网络与数字信号收发接口连接。
15.本发明的优点：
16.本发明的电路板采用ain陶瓷基板，ain陶瓷基板不仅具有更好地散热性，而且ain陶瓷基板可与气密封壳体的外框直接焊接实现气密封；本发明的数字信号收发接口可与ain陶瓷基板直接焊接，实现气密封；本发明n路光信号收发模块的光纤阵列与气密封壳体采用光纤密封节焊接，实现气密封；金属盖板与外框之间采用传统平行缝焊，实现气密封。本发明所有部件气密封连接于气密封壳体上，从而提高了全气密封性并行多路数字光收发模块的使用寿命，保证其工作的可靠性。
17.本发明n路并行光耦合接收模块为42.5
°
fa-mt光纤组件，光信号经过光纤传输至42.5
°
端面，经全反射后，光信号传输至n路光电探测器阵列的光敏面，由于采用的是42.5
°
反射面，反射光将无法沿原路返回，既减少了光路的反射，又降低了反射光对原发射光的干扰，从而提高信号传输质量。
附图说明
18.图1是本发明的原理框图。
19.图2是本发明的爆炸图。
20.附图标记：1-微控制单元(mcu)，2-数字信号收发接口，3-阻抗匹配网络，4-电光转换模块，5-光电转换模块，6-n路并行光耦合发射模块，7-n路并行光耦合接收模块，8-2n路光信号收发模块，9-外框，10-金属盖板，11-底板，12-金属环框，13-ain陶瓷基板，14-bga电引出端，15-光纤阵列，16-光纤密封节，41-n路激光器驱动电路，42-n路激光器阵列，51-n路光电探测器阵列，52-n路限幅放大电路。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.见图1和图2，一种全气密封性并行多路数字光收发模块，包括有气密封壳体、微控制单元(mcu)1、数字信号收发接口2、阻抗匹配网络3、电光转换模块4、光电转换模块5、n路并行光耦合发射模块6、n路并行光耦合接收模块7和2n路光信号收发模块8，气密封壳体包括有外框9、金属盖板10和底板11，外框9的顶端焊接有金属环框12，金属盖板10平行且密封焊接于金属环框12上，底板11密封焊接于外框9的底端上，mcu 1、阻抗匹配网络3、电光转换模块4和光电转换模块5均集成于ain陶瓷基板13上，ain陶瓷基板13的四周密封焊接于外框9的内壁上，数字信号收发接口2为bga电引出端14，bga电引出端14设置于底板11上且与ain陶瓷基板13焊接，2n路光信号收发模块8是由n路发射光纤和n路接收光纤组成的光纤阵列15，光纤阵列15通过光纤密封节16密封连接于外框9上；
23.n路并行光耦合发射模块6为45
°
fa-mt光纤组件，n路并行光耦合接收模块7为42.5
°
fa-mt光纤组件，n为≥2的整数；
24.电光转换模块4、光电转换模块5均与mcu 1连接，电光转换模块4的数字信号输入端、光电转换模块5的数字信号输出端分别通过阻抗匹配网络3与数字信号收发接口2连接，电光转换模块4的光信号输出端与n路并行光耦合发射模块6的光信号输入端连接，光电转换模块5的光信号输入端与n路并行光耦合接收模块7的光信号输出端连接，n路并行光耦合发射模块6的光信号输出端与2n路光信号收发模块8的n路发射光纤连接，n路并行光耦合接收模块7的光信号输入端与2n路光信号收发模块8的n路接收光纤连接。
25.其中，电光转换模块4包括有n路激光器驱动电路41和n路激光器阵列42，n路激光器驱动电路41与mcu 1连接，n路激光器驱动电路41的数字信号输入端通过阻抗匹配网络3与数字信号收发接口2连接，n路激光器阵列42的控制端与n路激光器驱动电路41连接，n路激光器阵列42将n路数字信号转换为n路光信号，n路激光器阵列42的光信号输出端与n路并行光耦合发射模块6连接；
26.光电转换模块5包括有n路光电探测器阵列51和n路限幅放大电路52，n路限幅放大电路52与mcu 1连接，n路光电探测器阵列51的光信号输入端与n路并行光耦合接收模块7连接，n路光电探测器阵列51将n路已调光信号转换为n路数字信号，n路光电探测器阵列51的数字信号输出端与n路限幅放大电路52的数字信号输入端连接，n路限幅放大电路52的数字信号输出端通过阻抗匹配网络3与数字信号收发接口2连接。
27.数字信号收发接口2与阻抗匹配网络3相连，阻抗匹配网络3实现外部输入数字信号与电光转换之间的阻抗匹配，电光转换模块4实现n路数字信号的电光调制，电光转换模块4的输出与n路并行光耦合发射模块6相连，n路并行光耦合发射模块6采用45
°
fa-mt光纤组件，实现n路光路的耦合，n路并行光耦合发射模块6的输出与2n路光信号收发模块8的n路发射光纤相连，实现n路已调光信号的发射输出；
28.2n路光信号收发模块8的n路接收光纤将外部输入的n路已调光信号馈入到n路并行光耦合接收模块7中，n路并行光耦合接收模块7与光电转换模块5相连，光电转换模块5采用阵列探测器芯片和阵列限幅放大芯片，实现n路已调光信号的光电解调，光电转换模块5的输出与阻抗匹配网络3相连，实现阻抗匹配，最终经数字信号收发接口2实现n路数字电信
号的输出。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。