光集成模块、包括其的光纤陀螺的制作方法

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种光集成模块。

背景技术：

传统的光纤陀螺的光路设计如图1所示，主要包括四个部分：多功能光收发模块1，多功能集成光学调制模块2，SAGNAC敏感单元模块3和数字信号处理模块4。其中多功能光收发模块1包括光源驱动及温控电路、SLD光源、光电探测器、耦合器、前放(前置放大器)和A/D转换器等主要光学器件。

现有技术中，本领域技术人员主要研究如何将光纤陀螺做的小型化，因此提出了将SLD光源、探测器和耦合器集成为一体结构。但是很少有人关注该光集成模块的密封性能。发明人在实现本发明的过程中发现，现有的光集成模块气密性较差，其内部湿度较高，在温度变化和环境湿度变化下会影响其稳定性和可靠性进而影响到光纤陀螺的性能。如何提高光集成模块的气密性，从而提高光纤陀螺在各种环境下能够正常工作的能力，是光纤陀螺发展亟待解决的重要问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种的光集成模块以及包括其的光纤陀螺，光集成模块具有良好的气密性以保证光纤陀螺能够适应各种环境。

为此，本实用新型提供一种光集成模块，包括封装壳体以及设置于所述封装壳体内部的SLD光源，光电探测器和耦合器，所述封装壳体外部设置有多个引脚；其中：

所述封装壳体，其顶部盖板的内壁上贴合设置有吸收水汽的吸湿层；

所述SLD光源，其驱动端与一个引脚电连接，其输出端通过光纤与所述耦合器的输入端耦合连接；

所述光电探测器，其输入端通过光纤与所述耦合器的第一输出端耦合连接，其输出端与另一个引脚电连接；

所述耦合器的第二输出端与输出尾纤的一端耦合连接，所述输出尾纤的另一端穿过所述封装壳体作为光信号输出端。

可选地，上述的光集成模块中，所述封装壳体由可伐合金制备得到。

可选地，上述的光集成模块中，所述封装壳体包括本体，所述本体的内表面和外表面上镀覆有可伐合金层。

可选地，上述的光集成模块中，所述SLD光源和所述光电探测器均设置于所述耦合器的硅基片上。

可选地，上述的光集成模块中，所述吸湿层包括涂覆在所述顶部盖板内壁上的吸气剂层。

可选地，上述的光集成模块中，所述吸气剂为蒸散型吸气剂。

可选地，上述的光集成模块中，所述封装壳体为长方体结构，其长为41-42mm，宽为31-32mm，高为26-27mm。

可选地，上述的光集成模块中，相邻引脚之间的间隔距离为5.08mm。

本实用新型还提供一种光纤陀螺，包括以上任一项的光集成模块，其中：所述光集成模块中与SLD光源的驱动端电连接的引脚与光源驱动及温控电路的输出端电连接；所述光集成模块中与光电探测器的输出端电连接的引脚与前置放大电路的输入端电连接；所述光集成模块中的光信号输出端与集成光学调制器的光信号输入端耦合连接。

本实用新型提供的上述技术方案，与现有技术相比，至少具有以下有益效果：通过将SLD光源、光电探测器和耦合器集中封装在封装壳体内部，提高了光功率耦合效率和模块的抗干扰能力。在封装壳体顶部盖板上设置吸湿层，吸收封装壳体内的水汽，可以有效降低光集成模块内部的水汽含量，能够保证光集成模块内部的水汽含量低于5000ppm。因此，本实用新型中的光集成模块具有良好的气密性，其工作性能不会受到外部温度和湿度的影响，相应地，应用该光集成模块的光纤陀螺也能够在各种环境下保证正常工作且具有良好的稳定性。

附图说明

图1为光纤陀螺的光路设计图；

图2为本实用新型一个实施例所述光集成模块的内部结构示意图；

图3a为本实用新型一个实施例所述封装壳体顶部盖板吸湿层原始状态示意图；

图3b为图3a所示吸湿层吸收水汽后的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本实用新型实施例。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本文中的术语“第一”、“第二”、“第三”等用于在类似要素之间进行区别，并且不一定是描述特定的次序或者按时间的顺序。要理解，这样使用的这些术语在适当的环境下是可互换的，使得在此描述的主题的实施例如是能够以与那些说明的次序不同的次序或者以在此描述的另外的次序来进行操作。

实施例1

本实施例提供一种光集成模块，如图2所示，包括封装壳体101以及设置于所述封装壳体101内部的SLD光源102，光电探测器104和耦合器103，所述封装壳体101外部设置有多个引脚106。在封装过程中，可以采用System In Package技术封装，对封装壳体内部进行抽真空处理，保证漏率低于1.0×10^-7Pa·m³/s。

其中：所述封装壳体101由可伐合金制备得到或者所述封装壳体101包括本体，所述本体的内表面和外表面上镀覆有可伐合金层，可伐合金也称铁镍钴合金，为含镍29％，钴17％的硬玻璃铁基封接合金。该合金在20-450℃范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配，和较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工，可伐合金因为含钴成分，产品比较耐磨。如图3a所示，所述封装壳体101顶部盖板301的内壁上贴合设置有吸收水汽的吸湿层302，吸湿层302可以将封装壳体101内部的水汽吸收。所述SLD光源102，其驱动端与一个引脚电连接，其输出端通过光纤与所述耦合器103的输入端耦合连接。所述光电探测器104，其输入端通过光纤与所述耦合器103的第一输出端耦合连接，其输出端与另一个引脚电连接；所述耦合器103的第二输出端与输出尾纤105的一端耦合连接，所述输出尾纤105的另一端穿过所述封装壳体101作为光信号输出端。

结合图1可知，耦合器103具有四个端口，但是在光纤陀螺中，耦合器103只有三个端口被用到，其另外一个端口悬置，该未被用到的端口可不必连接光纤，或者连接上光纤，光纤延伸至封装壳体101外部，作为备用即可。图2中所示情况为，耦合器103中未被用到的端口连接有光纤的情况。另外，作为一种优选方案，所述SLD光源102和所述光电探测器104均设置于所述耦合器103的硅基片上，由此能够进一步提高光功率耦合效率和模块的抗干扰能力。

上述方案中，通过将SLD光源102、光电探测器104和耦合器103集中封装在封装壳体101内部，提高了光功率耦合效率和模块的抗干扰能力。在封装壳体101顶部盖板301上设置吸湿层302，吸收封装壳体101内的水汽，可以有效降低光集成模块内部的水汽含量，能够保证光集成模块内部的水汽含量低于5000ppm。因此，本实用新型中的光集成模块具有良好的气密性，其工作性能不会受到外部温度和湿度的影响，相应地，应用该光集成模块的光纤陀螺也能够在各种环境下保证正常工作且具有良好的稳定性。

如图3a和3b所示，上述方案中，所述吸湿层302包括涂覆在所述顶部盖板内壁301上的吸气剂层。吸气剂应用于光集成模块中，能够在短时间内提高光集成模块的真空度，在光集成模块排气封离后消除残余的和重新释放的气体,有利于缩短排气时间；并且能够在光集成模块的储存和工作期间维持一定的真空度；还能够吸收光集成模块在启动和反常工作时的突发性放气，有效地保护敏感元件。吸气剂一般包括蒸散型吸气剂和非蒸散型吸气剂，本方案中选择所述吸气剂为蒸散型吸气剂。对比图3a和图3b可以看到，吸湿层302在吸收完封装壳体101内部的水汽之后，其本身发生了膨胀，厚度/体积发生了明显的变化。

上述方案中，所述封装壳体101的形状为长方体结构，其尺寸选择范围为：长为41-42mm，宽为31-32mm，高为26-27mm。图2中所示的封装壳体101的尺寸为：长41.6mm，宽31.2mm，高26.4mm。在实际应用过程中，可以根据其具体应用场景对形状和尺寸进行调整。如图2所示，相邻引脚106之间的间隔距离为5.08mm，此为插接方式接口的标准尺寸，因此能够使光集成模块适应各种插接方式的接口。

实施例2

本实施例提供一种光纤陀螺，实施例1中任一项所述的光集成模块，结合图1和图2所示，其中所述光集成模块中与SLD光源的驱动端电连接的引脚与光源驱动及温控电路的输出端电连接；所述光集成模块中与光电探测器的输出端电连接的引脚与前置放大电路(图中所示“前放”)的输入端电连接；所述光集成模块中的光信号输出端与集成光学调制器的光信号输入端耦合连接。由于上述光集成模块具有良好的气密性，其工作性能不受环境温度和湿度的影响，因此采用上述光集成模块的光纤陀螺也具有更好的环境适应性和产品可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。