一种自由空间双工通讯光组件的制作方法

本发明涉及一种光通信器件，具体地说，是涉及一种自由空间双工通讯光组件。

背景技术：

传统光模块都是基于光纤进行信息传输，需要对光纤进行布线，需要投入光纤成本，以及将光纤与光收发模块进行对准保证光传输，结构复杂，装配繁琐。

此外，传统的空间光通信系统，使用的光学天线的典型尺寸在300mm*300mm*600mm左右，重量15kg左右。体积和重量均较大。且在建立通信前，需要使用跟瞄装置、枪瞄镜或望远镜等辅助光学系统进行光路调试，所需的辅助光学系统体积大，调试时间较长，约需数十分钟至数小时，此外，空间光通信仍然需要进行对准，以保证光信号收发。

另外，传统光模块整机为非气密性封装，不能应用于液体（如水中）环境下传输。

技术实现要素：

本发明为了解决现有光纤通信组件以及空间光通信组件都需要对准的技术问题，提出了一种自由空间双工通讯光组件，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种自由空间双工通讯光组件，包括管座和管帽，所述管座的上表面设置有光接收组件、光发射组件以及控制器，所述光接收组件和光发射组件分别通过导线与所述控制器连接，所述管帽扣设在所述管座的上表面，所述管帽具有容置腔，将所述光接收组件、光发射组件以及控制器密封在所述容置腔中，所述管帽的顶部为透光窗，所述光接收组件的接收面以及光发射组件的发射面朝向所述透光窗。

进一步的，所述管座具有若干导电的引脚，所述光接收组件和光发射组件通过导线与所述引脚的上端一一对应连接，所述引脚的下端焊接或插接到数据主板上。

进一步的，所述光接收组件和光发射组件贴装在所述管座的上表面。

进一步的，所述管座为圆形，沿其圆周方向形成有环形台阶，所述管帽的端沿搭接在所述环形台阶上，并且与所述环形台阶密封固定。

进一步的，所述环形台阶的侧面形成有定位凸起。

进一步的，所述管帽的侧壁为非透光材质。

进一步的，所述管座的上表面还设置有pcb电路板，所述光接收组件、光发射组件以及控制器分别固定在所述pcb电路板上，所述pcb电路板通过导线与管座上表面的焊点连接。

本发明同时提出了另外一种结构形式的自由空间双工通讯光组件，包括pcb电路板和管帽，所述pcb电路板的上表面设置有光接收组件、光发射组件以及控制器，所述光接收组件和光发射组件分别与所述pcb电路板上的焊盘电连接，所述管帽扣设在所述pcb电路板的上表面，所述管帽具有容置腔，至少所述光接收组件、光发射组件以及控制器密封在所述容置腔中，所述管帽的顶部为透光窗，所述光接收组件的接收面以及光发射组件的发射面朝向所述透光窗。

进一步的，所述pcb电路板的侧壁上形成有若干个焊盘，用于与外部主板焊接。

进一步的，所述光接收组件和光发射组件贴装在所述pcb电路板的上表面。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的自由空间双工通讯光组件，仅需将光接收组件、光发射组件以及控制器固定在支撑表面即可，收发光信号透过透光窗射出或者射入，实现光信号的自由收发通信，本结构的光组件光发射角大，无需将光接收组件和光发射组件配合各种工件进行对准操作，结构简单，制作成本低，同时管帽通过将各芯片密封在管帽腔里，可以适用于水下光通信。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的自由空间双工通讯光组件的第一种实施例的封装图；

图2是图1中自由空间双工通讯光组件的分解图；

图3是本发明所提出的自由空间双工通讯光组件的第二种实施例的封装图；

图4是本发明所提出的自由空间双工通讯光组件的第三种实施例的封装图；

图5是图4中自由空间双工通讯光组件的分解图；

图6是实施例一中的自由空间双工通讯光组件的信号传输示意图。

具体实施方式

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。

实施例一，本实施例提出了一种自由空间双工通讯光组件，如图1、图2所示，包括管座11和管帽12，管座11的上表面设置有光接收组件13、光发射组件14以及控制器15，光接收组件13和光发射组件14分别通过导线与控制器15连接，管帽12扣设在管座11的上表面，管帽12具有容置腔121，将光接收组件13、光发射组件14以及控制器15密封在容置腔121中，管帽12的顶部为透光窗122，透光窗122为透光的密封材质制作，光接收组件13的接收面以及光发射组件14的发射面朝向透光窗122，接收光和发射光分别通过透光窗射入和射出。当两个本实施例的自由空间双工通讯光组件进行通信时，两个光组件相对设置，如图6所示，由于光发射组件14的发射光不用准直，直接发射出去，其发散角较大，因此，两个光组件在装配时无需精确对准，可以允许两者在一定程度的偏斜，在容差范围内均能够接收到对方发射的光信号，无需将两个光接收组件和光发射组件配合各种工件进行对准操作，其次，由于本光组件的收发光在空间内自由传播，无需进行反射、准直、汇聚等，不需要光纤传输介质，光组件本身的结构组成简单，制作成本低，此外，管帽通过将各芯片密封在管帽腔里，可以适用于水下光通信，同时结合本方案无需进行收发通信的两个光组件进行精确对准，更是为水下通信提供实现可能性和便利性。本方案的自由空间双工通讯光组件尤其适用于短距离空间光通信，当光发射组件14的光功率足够大时，可实现远距离空间光通信。

本发明适用于短距离（板级）空间光通信，工作距离小于100cm，实现了小型化、目视对准，无需枪瞄镜、望远镜、跟瞄系统等辅助对准光学系统，建立通信所需的时间大幅减小，数秒至十几秒即可建立高速通信。

在本实施例中，光接收组件13包括光电探测器131和放大器132，放大器132可以为跨阻放大器或者限幅放大器，光电探测器131用于将接收的光信号转换为电信号，放大器132用于对光电探测器131产生的电信号进行处理。光发射组件14包括激光器141和激光驱动器142，控制器15中配置有激光驱动器142和放大器132的配置参数。激光驱动器142用于驱动激光器141发出光信号，并通过透光窗122射出。

透光窗122可以是平面窗，也可以是光学参数的镜片，具有光束整形功能，将激光器141产生的光束整形后发射，或者将接收光束整形进行输出给光电探测器131。

管帽12与管座11的上表面密封固定连接，保证容置腔121内的气密性，其中，优选两者采用储能焊的方式实现密封固定连接。

为了方便管帽12与管座11密封连接，优选管座11为圆形，沿其圆周方向形成有环形台阶110，管帽12的端沿搭接在环形台阶110上，并且与环形台阶110采用储能焊的方式密封固定。

管帽的侧壁123为非透光材质，防止外部空间光线从侧面射入对收发光信号进行干扰。

为保证管帽的侧壁123与透光窗122的密封性，侧壁与透光窗122之间可以采用玻璃共烧的工艺实现密封固定。

管座11的上表面具有若干导电的引脚17，光接收组件13和光发射组件14通过导线与引脚17的上端一一对应连接，引脚17的下端焊接或插接到数据主板上，导电的引脚17也即pin针，pin针穿过管座11，上端用于与光接收组件13和光发射组件14连接，下端用于与数据主板连接，最终实现光接收组件13和光发射组件14分别通过pin针与数据主板连接。导线可以采用贴片的形式，由于各芯片密封在容置腔121中，导线附着在管座11的表面即可，无需涂刷保护漆处理。

pin针16的布设可以按照通用的接口标准进行布设，如按照图1中所示的环形布设方式或者其他的布设方式，pin针16的数量根据接口标准以及实际需要设置。

光接收组件13和光发射组件14可以直接贴装在管座11的上表面。

由于各pin针形状结构相同，为了防止光组件与外部主板连接时插错，优选在环形台阶110的侧面形成有定位凸起111，用于对pin针进行标记。

实施例二，如图3所示，本实施例的自由空间双工通讯光组件包括管座11和管帽12，管座11的上表面设置有pcb电路板20，pcb电路板20上设置有光接收组件13、光发射组件14以及控制器15，光接收组件13和光发射组件14分别通过导线与控制器15连接，管帽12扣设在管座11的上表面，管帽12具有容置腔121，将光接收组件13、光发射组件14、控制器15以及pcb电路板20密封在容置腔121中，管帽12的顶部为透光窗122，透光窗122为透光的密封材质制作，光接收组件13的接收面以及光发射组件14的发射面朝向透光窗122，接收光和发射光分别通过透光窗射入和射出，设置在pcb电路板20上的芯片焊接或贴装在pcb电路板20上，与pcb电路板20上相应的焊盘连接，pcb电路板20通过导线与管座11上表面的焊点连接。

本实施例中的其他结构与对比文件1的结构组成相同，在此不做赘述，本实施例中通过将光接收组件13、光发射组件14以及控制器15等芯片设置在pcb电路板20上，再将pcb电路板20与管座11上的电引脚通过导线连接，本方案的优势在于：一、通过将光接收组件13、光发射组件14以及控制器15与pcb电路板20连接，有助于保证电信号传输的稳定性与高速性。二、由于pcb电路板20的连接管脚与管座11上的焊点位置距离较近，可以缩短明线布设的导线长度，有助于进一步提高电信号传输的稳定性。

实施例三，本实施例提出了另外一种结构形式的自由空间双工通讯光组件，如图4、图5所示，包括pcb电路板30和管帽12，pcb电路板30的上表面设置有光接收组件13、光发射组件14以及控制器15，光接收组件13和光发射组件14分别与pcb电路板30上的焊盘电连接，管帽12扣设在pcb电路板30的上表面，管帽12具有容置腔121，至少光接收组件13、光发射组件14以及控制器15密封在容置腔121中，管帽12的顶部为透光窗122，光接收组件13的接收面以及光发射组件14的发射面朝向透光窗122。本实施例中通过将管帽12直接扣设在pcb电路板30的上表面，可以有助于减小光组件的体积。当光组件与外部主板连接时，由pcb电路板30通过焊盘直接与外部主板连接，有利于减小电信号在电路中的衰减，提高通信速率。

pcb电路板30的侧壁上形成有若干个焊盘31，用于与外部主板焊接，从外侧即可实现两者的焊接。

光接收组件13和光发射组件14可直接贴装在pcb电路板30的上表面。通过将光接收组件13、光发射组件14以及控制器15与pcb电路板30连接，有助于保证电信号传输的稳定性与高速性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。