一种基于自由空间光传输的背板间信号通信装置的制作方法

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及基于自由空间光传输的背板间信号通信装置。

背景技术：

随着数据通信带宽的需求快速提升，信息处理功能的板卡，并行数据的通信带宽甚至达到100gbps以上。对于短距离光通信，能够满足工业标准的单通道的速率仅为10gbps，100gbsp的数据带宽至少要占用10通道。板卡的数据带宽越来越大，这样就对背板的带宽要求急剧提高。目前已经有科研单位尝试光背板来缓解电背板的面临的压力。但光路板的制作工艺、板卡和背板的可靠光接口目前还没有可靠的实现方案，多数情况还是光缆跳线实现板卡的高带宽信号互连。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种小型化、高速率、轻量化的基于自由空间光传输的背板间信号通信装置。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于自由空间光传输的背板间信号通信装置，包括安装在背板上的多个等距分布的板卡，所述板卡上设有光电转换模块，所述光电转换模块包括封装外壳、与封装外壳连接的锁紧机构，所述封装外壳通过锁紧机构与板卡安装，所述封装外壳内设有印刷电路板，所述印刷电路板的一端连接有插座，所述印刷电路板上设有光发射组件和光接收组件，所述封装外壳内还设有光波导，所述封装外壳开设有光窗口，所述光窗口位于光波导的一侧，所述光发射组件和光接收组件位于光窗口的另一侧。

进一步的，所述板卡之间的间距小于20mm。

进一步的，所述光电转换模块的高度小于5mm。

进一步的，所述光发射组件为半导体芯片。

进一步的，所述半导体芯片的波长为850nm。

进一步的，所述光接收组件为光敏芯片。

进一步的，所述半导体芯片连接有半导体芯片驱动器阵列。

进一步的，所述半导体芯片驱动器阵列位于印刷电路板上。

进一步的，所述印刷电路板上还设有微控制单元。

进一步的，所述光电转换模块还设有光接口，所述光接口的封装高度小于3mm，所述光接口直径为1mm。

与现有技术相比，本发明基于自由空间光传输的背板间信号通信装置的有益效果是：直接在两个相邻背板之间通过空间光传输互联，可以提高光互联效率，简化设计，提高高频信号传输保真度，提高整个信息处理系统的可靠性，实现板间传输模块小型化、高速率、轻量化等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是光电转换模块的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，一种基于自由空间光传输的背板间信号通信装置，包括安装在背板1上的多个等距分布的板卡2。板卡2之间的间距小于20mm，板卡上设有光电转换模块3，光电转换模块3的高度小于5mm。

光电转换模块3包括封装外壳32、与封装外壳32连接的锁紧机构31，封装外壳32通过锁紧机构31与板卡2安装。封装外壳32内设有印刷电路板33，印刷电路板33的一端连接有插座34。印刷电路板33上设有光发射组件35和光接收组件36。封装外壳32内还设有光波导37，封装外壳32开设有光窗口38，光窗口38位于光波导37的一侧，光发射组件35和光接收组件36位于光窗口38的另一侧。光发射组件35为半导体芯片，半导体芯片的波长为850nm。光接收组件36为光敏芯片。半导体芯片连接有半导体芯片驱动器阵列（图未示）。半导体芯片驱动器阵列位于印刷电路板上，印刷电路板上还设有微控制单元用来控制。

本发明设计的光纤模块的传输距离小于100mm，要求垂直方向进行耦合，封装高度只有5mm，光发射组件只能选择垂直发射的半导体芯片，光接收组件用光敏芯片，故采用850nm波长的半导体芯片作为光发射组件，由半导体芯片驱动器阵列为其提供足够的偏置电流和调制电流来保证耦合过程的光功率损耗的要求。

半导体芯片具有高性能，低功耗，半导体芯片驱动直接调制比特率目前最高达25gbit/s等优点，用户可通过芯片上提供的spi口对各通道的驱动器进行配置。芯片还提供了片上数字可编程增益和斜坡温度补偿。

光电转换模块3还设有光接口（图未示），光接口的封装高度小于3mm，光接口直径为1mm；耦合损耗小于3db。

光波导既可以实现光的传输，又可以通过在波导交汇处通过增加波分微片或薄膜实现收发光的分波、合波，实现单个光通道同时满足收发双向的传输。

本发明具有以下优点

1）采用光电转换功能模块化设计，实现板卡上自由安装；

2）采用平面波导的自由空间传输光接口的设计、激光加工工艺设计，实现背板间阵列光路的互连，传输距离覆盖1-100mm，传输速率覆盖1g-25gbps/通道；

3）光电转换模块封装高度小于5mm，适应紧凑空间的板内、板间传输，及未来的光电微传输；

4）此种互联方式可以简化板间互联体积，支持高频信号保真传输，并且轻量化、小型化。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明基于自由空间光传输的背板间信号通信装置，包括安装在背板上的多个等距分布的板卡，板卡上设有光电转换模块，光电转换模块包括封装外壳、与封装外壳连接的锁紧机构，封装外壳通过锁紧机构与板卡安装，封装外壳内设有印刷电路板，印刷电路板的一端连接有插座，印刷电路板上设有光发射组件和光接收组件，封装外壳内还设有光波导，封装外壳开设有光窗口，光窗口位于光波导的一侧，光发射组件和光接收组件位于光窗口的另一侧。本发明直接在两个相邻背板之间通过空间光传输互联，可以提高光互联效率，简化设计，提高高频信号传输保真度，提高整个信息处理系统的可靠性，实现板间传输模块小型化、高速率、轻量化等优点。

技术研发人员：张光;陈岭
受保护的技术使用者：江苏奥雷光电有限公司
技术研发日：2018.10.08
技术公布日：2019.02.22