本發(fā)明屬于通訊領(lǐng)域，涉及一種光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊及使用方法。
背景技術(shù)：
1、隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人工智能在武器系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用極大的提升了武器裝備系統(tǒng)的智能化，對(duì)武器裝備的準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)處理能力都有了大幅提升，這樣的能力提升與高帶寬數(shù)據(jù)傳輸是分不開的。光纖以其超高是帶寬以及在重量、損耗和抗干擾能力等方面的優(yōu)勢(shì)成為高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x媒質(zhì)，而光電轉(zhuǎn)換模塊作為光纖通信的核心元器件，其可靠性和穩(wěn)定性制約著整個(gè)通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。特別是在武器裝備的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用環(huán)境極端苛刻，對(duì)光電轉(zhuǎn)換模塊的耐濕、耐鹽霧和耐高低溫提出更高的要求。而氣密封裝是提高產(chǎn)品可靠性最有效的辦法之一，雖然目前市面上已經(jīng)有一些氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，但仍然存在諸多問題，不適合大規(guī)模應(yīng)用。
2、現(xiàn)有氣密光電轉(zhuǎn)換模塊存在以下缺點(diǎn)：
3、工藝復(fù)雜且難度較大，現(xiàn)有氣密性光電轉(zhuǎn)換模塊底部采用蝶形陶瓷引線外殼，頂部使用平行縫焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)頂蓋板與底座外殼的密封，還需采用電阻焊或者儲(chǔ)能焊將底座密封口與金屬可伐光纖焊接在一起，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換模塊的氣密性。更重要的是金屬可伐光纖與激光器、探測(cè)器耦合后無法保證可伐環(huán)處于底座密封口的物理中心，使得可伐環(huán)周圍與密封口的焊料不均勻，導(dǎo)致金屬化光纖在焊接過程中四周受力不均，可能會(huì)引起光纖與激光器、探測(cè)器的耦合位置在焊接過程中發(fā)生偏移，最終導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換模塊光功率或接收靈敏度下降。
4、體積大，現(xiàn)有氣密性光電轉(zhuǎn)換模塊對(duì)外引出電性能引腳采用陶瓷框架引線結(jié)構(gòu)，因模塊輸出電性能管腳較多，而引腳與引腳之間間隔較大，導(dǎo)致產(chǎn)品體積過大。
5、光纖不可取卸，現(xiàn)有光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊光纖不可取卸，而同一用戶不同板卡或者不同用戶對(duì)模塊擺放的位置不同會(huì)導(dǎo)致模塊隨光纖長(zhǎng)度存在多種規(guī)格，給備貨管理和生產(chǎn)交付造成極大的困難。
6、模塊無法過回流焊，因?yàn)榛亓骱笢囟纫话銥?30-260°，普通光纖及接頭無法承受如此高溫，只能進(jìn)行手工焊接，給客戶的生產(chǎn)制造帶來極大的不便。另使用帶金屬可伐環(huán)的金屬化光纖，物料成本極高，且不具備返修性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬化光纖在焊接過程中四周受力不均，可能會(huì)引起光纖與光電轉(zhuǎn)換模塊的耦合位置在焊接過程中發(fā)生偏移的問題，提供一種光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊及使用方法。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、本發(fā)明提出的一種光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，包括第一玻璃塊和光電模塊；
4、在所述第一玻璃塊上光刻有光學(xué)透鏡陣列，在光學(xué)透鏡陣列兩端光刻有導(dǎo)向孔，在垂直于光學(xué)透鏡陣列的四個(gè)面通過離子濺射以實(shí)現(xiàn)金屬化，在金屬化表面涂覆預(yù)置焊料后形成第二玻璃塊，在所述第二玻璃塊的一端套設(shè)有金屬嘴，所述第二玻璃塊的另一端安裝在所述光電模塊上。
5、優(yōu)選地，所述光學(xué)透鏡陣列包括第一光學(xué)透鏡陣列和第二光學(xué)透鏡陣列；所述第一光學(xué)透鏡陣列光刻在所述第一玻璃塊的一面，所述第二光學(xué)透鏡陣列光刻在所述第一玻璃塊的另一面，且第一光學(xué)透鏡陣列與第二光學(xué)透鏡陣列對(duì)稱設(shè)置，導(dǎo)向孔位于第一光學(xué)透鏡陣列的兩端。
6、優(yōu)選地，所述第一光學(xué)透鏡陣列和所述第二光學(xué)透鏡陣列的間距均與mt連接器的導(dǎo)向針的間距一致。
7、優(yōu)選地，所述導(dǎo)向孔的位置與mt連接器的導(dǎo)向針適配。
8、優(yōu)選地，所述第一光學(xué)透鏡陣列和第二光學(xué)透鏡陣列的凸面陣列面朝外。
9、優(yōu)選地，通過電阻焊將所述第二玻璃塊與金屬嘴內(nèi)腔進(jìn)行焊接。
10、優(yōu)選地，所述光電模塊包括陶瓷底板和金屬邊框，所述金屬邊框安裝在所述陶瓷底板上，在所述陶瓷底板上設(shè)有氮化鋁基板、驅(qū)動(dòng)器芯片、線性放大器芯片、mcu芯片及阻容，所述氮化鋁基板上設(shè)有激光器芯片和探測(cè)器芯片，驅(qū)動(dòng)器芯片與激光器芯片相連，探測(cè)器芯片與線性放大器芯片相連，mcu芯片端口與驅(qū)動(dòng)器芯片、線性放大器芯片和阻容相連；在所述金屬邊框的上方設(shè)有頂蓋板。
11、優(yōu)選地，所述激光器芯片的發(fā)光中心點(diǎn)、探測(cè)器芯片的光敏面中心點(diǎn)與光學(xué)透鏡陣列的各中心對(duì)齊。
12、優(yōu)選地，在所述陶瓷底板的下方設(shè)有bga焊盤，bga焊盤上植bga焊球。
13、本發(fā)明提出的一種光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊的使用方法，包括如下步驟：
14、將待連接光纖沿金屬嘴插入，通過導(dǎo)向孔對(duì)光纖進(jìn)行軸線定位；
15、對(duì)金屬嘴與第二玻璃塊的連接區(qū)域進(jìn)行密封處理，將第二玻璃塊另一端的接口與光電模塊的接口連接；
16、光信號(hào)發(fā)射時(shí)，光電模塊的激光器芯片將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，經(jīng)光學(xué)透鏡陣列準(zhǔn)直后通過光纖輸出；
17、光信號(hào)接收時(shí)，光纖輸入的光信號(hào)經(jīng)光學(xué)透鏡陣列聚焦至光電模塊的探測(cè)器芯片，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
19、本發(fā)明提出的一種光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，通過在玻璃塊上光刻出光學(xué)透鏡陣列及陣列兩端各一個(gè)導(dǎo)向孔，用以適配mt連接器。另在垂直于光學(xué)透鏡陣列的四個(gè)面，通過離子濺射以實(shí)現(xiàn)金屬化，并在金屬化表面涂覆預(yù)置焊料形成第二玻璃塊，然后設(shè)計(jì)一個(gè)陶瓷封裝的金屬殼體，且在其金屬殼體的金屬邊框一側(cè)設(shè)計(jì)有一個(gè)金屬嘴，然后再通過電阻焊將第二玻璃塊與金屬嘴內(nèi)腔進(jìn)行焊接，且光學(xué)透鏡陣列凸面朝外，以實(shí)現(xiàn)光電模塊出光口的氣密封設(shè)計(jì)。通過以上結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了光纖可取卸，避免使用金屬化光纖存在的焊接問題，避免了因焊接引起的金屬邊框四周受力不均問題，解決了光纖與激光器、探測(cè)器的耦合位置在焊接過程中發(fā)生偏移的問題，同時(shí)降低了用戶的裝配難度，同時(shí)也提升了制造商的生產(chǎn)效率，應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力非常廣闊，可廣泛應(yīng)用在航空、航天、兵器、船舶及特種等系統(tǒng)光互聯(lián)中，具有重要的戰(zhàn)略意義和社會(huì)效益。
20、進(jìn)一步地，采用bga封裝可使用回流焊大大降低了用戶的焊接難度。
21、進(jìn)一步地，通過在玻璃塊上的一面光刻出第一光學(xué)透鏡陣列及陣列兩端各一個(gè)導(dǎo)向孔，在玻璃塊的另一面光刻第二光學(xué)透鏡陣列，且第一光學(xué)透鏡陣列與第二光學(xué)透鏡陣列對(duì)稱，以確保發(fā)射端激光器發(fā)出的光經(jīng)第二光學(xué)透鏡陣列將發(fā)散光轉(zhuǎn)為平行光，再經(jīng)第一光學(xué)透鏡陣列將平行光轉(zhuǎn)為聚合光，耦合入與之對(duì)接的連接器光纖中；接收端光信號(hào)通過第一光學(xué)透鏡陣列轉(zhuǎn)為平行光進(jìn)第二光學(xué)透鏡陣列聚合耦合至探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
1.一種光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，包括第一玻璃塊(1)和光電模塊(7)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述光學(xué)透鏡陣列包括第一光學(xué)透鏡陣列(2)和第二光學(xué)透鏡陣列(4)；所述第一光學(xué)透鏡陣列(2)光刻在所述第一玻璃塊(1)的一面，所述第二光學(xué)透鏡陣列(4)光刻在所述第一玻璃塊(1)的另一面，且第一光學(xué)透鏡陣列(2)與第二光學(xué)透鏡陣列(4)對(duì)稱設(shè)置，導(dǎo)向孔(3)位于第一光學(xué)透鏡陣列(2)的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述第一光學(xué)透鏡陣列(2)和所述第二光學(xué)透鏡陣列(4)的間距均與mt連接器的導(dǎo)向針的間距一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述導(dǎo)向孔(3)的位置與mt連接器的導(dǎo)向針適配。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述第一光學(xué)透鏡陣列(2)和第二光學(xué)透鏡陣列(4)的凸面陣列面朝外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，通過電阻焊將所述第二玻璃塊與金屬嘴(6)內(nèi)腔進(jìn)行焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述光電模塊(7)包括陶瓷底板(8)和金屬邊框(9)，所述金屬邊框(9)安裝在所述陶瓷底板(8)上，在所述陶瓷底板(8)上設(shè)有氮化鋁基板(10)、驅(qū)動(dòng)器芯片(13)、線性放大器芯片(14)、mcu芯片(15)及阻容(16)，所述氮化鋁基板(10)上設(shè)有激光器芯片(11)和探測(cè)器芯片(12)，驅(qū)動(dòng)器芯片(13)與激光器芯片(11)相連，探測(cè)器芯片(12)與線性放大器芯片(14)相連，mcu芯片(15)端口與驅(qū)動(dòng)器芯片(13)、線性放大器芯片(14)和阻容(16)相連；在所述金屬邊框(9)的上方設(shè)有頂蓋板(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述激光器芯片(11)的發(fā)光中心點(diǎn)、探測(cè)器芯片(12)的光敏面中心點(diǎn)與光學(xué)透鏡陣列的各中心對(duì)齊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，在所述陶瓷底板(8)的下方設(shè)有bga焊盤，bga焊盤上植bga焊球(18)。
10.一種光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊的使用方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的光纖可插拔的氣密光電轉(zhuǎn)換模塊，包括如下步驟：