[发明专利]用于板间互连的无线光模块

说明书

技术领域

本发明属于激光通信技术领域，涉及业务电路板间无线高速率数据通信技术，具体为利用无线光通信技术的用于板间互连的无线光模块。

背景技术

随着数据通信业务和Internet的飞速发展，带宽需求呈爆炸性增长，为支持大数据量通信，如大型并行处理计算机、异步传输模式(ATM)交换机和雷达中的大数据量通信，需要大规模印制电路板(PCB)间的互连来支持大的吞吐量要求，显然，业务电路板间的互连是限制系统提高数据通信量的重要瓶颈。目前业务电路板间信号互连主要依靠电互连和光纤互连。对于电互连，通常采取两种方法增加传输带宽，一种是增加传输路径的数目，也就是增加板间铜互连线的数量，带来的问题是ASIC（英文Application Specific Intergrated Circuits的缩写，即专用集成电路）的管脚越来越多、PCB的层数增加、系统成本也随之上升。另一种办法则是提高设备交换转发能力线速，如使用更高速的输入输出接口IO，采用差分技术等等。带来的挑战是信号完整性问题突出，整个物理链路的设计难度增加。光纤互连和电互连比较，具有带宽高、损耗小、基本不存在串扰、匹配和电磁兼容问题等优点。单芯光互连已得到广泛应用，但光纤互连一般占用空间较大，插拔麻烦。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述电互连和光纤互连技术的不足和缺点，提出的用于板间互连的无线光模块，无线光模块中封装了光发射天线、光接收天线和转换电路板，并有电路接口。电路接口可直接与电路板连接，插接有本无线光模块的业务电路板可通过激光无线互连。

本发明用于板间互连的无线光模块的技术方案是这样实现的：包括一块安装有一个发射光学天线和一个接收光学天线的转换电路板，所述转换电路板包括激光器驱动电路、探测电路和数据接口电路。发射光学天线和接收光学天线垂直安装在转换电路板上，二个天线通过管脚与转换电路板相连。发射光学天线、接收光学天线和转换电路板封装在模块封装结构内，转换电路板的电路接口凸出在模块封装结构外。

所述发射光学天线包括发射微透镜、激光器、发射光学天线封装筒以及发射天线管脚。激光器封装于发射光学天线封装筒内，发射微透镜嵌于发射光学天线封装筒的顶端，发射微透镜的中心线与激光器发光面的中心线重合。激光器下接的发射天线管脚从发射光学天线封装筒底端伸出，与转换电路板相连接。

所述接收光学天线包括接收微透镜、光电探测器、接收光学天线封装筒和接收天线管脚。光电探测器封装于接收光学天线封装筒内，接收微透镜嵌于接收光学天线封装筒的顶端，接收微透镜的中心线与光电探测器探测面的中心线重合。光电探测器下接的接收天线管脚从接收光学天线封装筒底端伸出，与转换电路板相连接。

所述发射光学天线和接收光学天线的光轴距离大于或等于20mm，减少反射杂散光的影响。发射光学天线和接收光学天线的光轴平行度小于0.5°。以保证与对端无线光模块的发射与接收对应。

所述发射微透镜和激光器发光面之间的距离可调节，发射光学天线发射的光束发散角为25°～45°。

所述接收微透镜和光电探测器探测面之间的距离固定，接收光学天线接收光束的视场角为3°～5°。

发射光学天线封装筒和接收光学天线封装筒为金属壳体，不但起着结构上的支撑作用，同时为其内的激光器或光电探测器散热。

接收微透镜和发射微透镜为半球透镜。

模块封装结构上有3～8个安装孔，以将无线光模块固定连接于电路板。

2个本发明的板间互连的无线光模块分别经电路接口插接于两块需要信号互连的业务电路板，2个无线光模块之间的最小距离为10mm～100mm。且一端的无线光模块的接收光学天线光轴与对端无线光模块的发射光学天线光轴的平行度小于或等于4°，二光轴的距离小于或等于4mm。

业务电路板通过电路接口将业务电路板的电信号送入无线光模块的转换电路板，电信号通过转换电路板的激光器驱动电路来驱动激光器发光，发出光信号，该光信号由对端电路板所接的无线光模块接收。同时本无线光模块的接收光学天线接收对端发射的光信号，光信号被光电探测器转换为微弱的电信号，探测电路对此电信号进行放大和整形处理，经电路接口传输到所连接的业务电路板。从而实现两块业务电路板的互连。