CN104422996A - 光电转换器和光电连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光电转换器和光电连接装置。其中光电转换器包括壳体，其中在壳体的基板上设有驱动控制器、至少一个信息发送晶片、至少一个信息接收晶片。信息发送晶片在驱动控制器的控制下，将需要传输的电信号转换为光信号，通过与信息发送晶片相对应的光纤进行发送。信息接收晶片在驱动控制器的控制下，将到达信息接收晶片接收表面的外部输入光信号转换为电信号并输出，其中外部输入光信号通过与信息接收晶片相对应的光纤进行传输。通过在同一光电转换器中设置信息发送晶片和信息接收晶片，每个信息发送晶片通过对应的光纤发送信息，信息接收晶片通过对应的光纤接收信息，从而可以一体化地实现多通道光纤传输。

Description

光电转换器和光电连接装置
技术领域
本发明涉及信息传输领域，特别涉及一种光电转换器和光电连接装置。
背景技术
随着科学技术的发展，现有信号传输领域越来越多的将光纤这种传输介质引入其中。光纤作为数据传输介质，其频带宽、容量大、损耗低、传输距离长和抗电磁干扰的优点越发明显。但是目前多媒体传输领域还大多采用铜缆作为数据传输线，铜缆的数据传输量小，只支持短距离传输，无法满足高清、高速的数据传输要求。
多芯多通道光电***便是基于此背景下形成的，通过光电转换模块将多媒体电信号经光发射模块转换为光信号，通过光纤传输到另一端，经光接收模块再转换回多媒体电信号，实现信号在光纤内的传输，大大提高了传输的数据容量和传输距离，同时满足高清、高速的数据传输要求。
例如，在现有技术中，MPO（Muiti Fiber Push On，多光纤推接）型光纤连接器和QSFP（Quad Small Form-factor Pluggable，四通道SFP接口）是一种多芯多通道插拔式连接器，但是它们存在以下缺点：
1、MPO接口仅是单纯的物理接口，若需要进行信息传输时，还需要添加相应的接收端和发射端。
2、QSFP中使用的透镜体积巨大，同时每路光纤之间的间距是恒定的，均为250μm，因此必须使用阵列式的信息接收单元和信息发送单元。
此外，在现有技术中，多芯多通道插拔式连接器还存在以下明显缺陷：
1、目前的多媒体传输线以铜缆等金属介质为主，成本高，传输距离短，性能差；
2、现有的光电模组信号传输结构中没有用于发射和接收的裸晶阵列式结构；
3、现有的光电模组没有用于传输的多通道一体化模块。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光电转换器和光电连接装置。通过在同一光电转换器中设置信息发送晶片和信息接收晶片，每个信息发送晶片通过对应的光纤发送信息，信息接收晶片通过对应的光纤接收信息，从而可以一体化地实现多通道光纤传输。
根据本发明的一个方面，提供一种光电转换器，包括壳体，其中在壳体的基板上设有驱动控制器、至少一个信息发送晶片、至少一个信息接收晶片，其中：
所述信息发送晶片在驱动控制器的控制下，将需要传输的电信号转换为光信号，通过与所述信息发送晶片相对应的光纤进行发送；
所述信息接收晶片在驱动控制器的控制下，将到达信息接收晶片接收表面的外部输入光信号转换为电信号并输出，其中外部输入光信号通过与所述信息接收晶片相对应的光纤进行传输。
优选的，光电转换器还包括透镜，透镜包括第一表面、第二表面和第三表面，其中：
所述信息发送晶片将光信号发送给透镜，光信号通过透镜的第一表面进入透镜，经第二表面反射后由第三表面透射出透镜，通过与所述信息发送晶片相对应的光纤进行发送；
通过与所述信息接收晶片相对应的光纤传输的外部输入光信号通过透镜的第三表面进入透镜，经第二表面反射后由第一表面透射出透镜，到达信息接收晶片的接收表面。
优选的，透镜的第一表面和第三表面上设有汇聚透镜。
优选的，信息发送晶片为垂直腔面发射激光器，信息接收晶片为光电探测器。
优选的，各晶片之间的距离为500μm。
优选的，基板为印刷电路板，材料为金属化陶瓷。
根据本发明的另一方面，提供一种光电连接装置，包括光电转换器和适配器，其中光电转换器是上述任一实施例涉及的光电转换器；适配器包括本体，本体上设置有放置光纤的凹槽，其中每个光纤分别与光电转换器中的一个信息发送晶片或信息接收晶片相对应。
优选的，各光纤之间的距离为500μm。
优选的，适配器与光电转换器通过固定件进行连接。
优选的，固定件包括设置在光电转换器壳体上的固定柱，以及设置在适配器本体上的与所述固定柱相匹配的固定孔。
本发明通过在同一光电转换器中设置信息发送晶片和信息接收晶片，每个信息发送晶片通过对应的光纤发送信息，信息接收晶片通过对应的光纤接收信息，从而可以一体化地实现多通道光纤传输。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明光电转换器一个实施例的示意图。
图2为本发明光电转换器另一实施例的示意图。
图3为本发明发送信息一个实施例的示意图。
图4为本发明接收信息一个实施例的示意图。
图5为本发明光电连接装置一个实施例的示意图。
图6为本发明光纤连接一个实施例的示意图。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本发明光电转换器一个实施例的示意图。如图1所示，光电转换器包括壳体，其中在壳体的基板11上设有驱动控制器12、至少一个信息发送晶片13、至少一个信息接收晶片14。其中：
所述信息发送晶片13在驱动控制器12的控制下，将需要传输的电信号转换为光信号，通过与所述信息发送晶片相对应的光纤进行发送。
所述信息接收晶片14在驱动控制器的控制下，将到达信息接收晶片14接收表面的外部输入光信号转换为电信号并输出，其中外部输入光信号通过与所述信息接收晶片相对应的光纤进行传输。
基于本发明上述实施例提供的光电转换器，通过在同一光电转换器中设置信息发送晶片和信息接收晶片，每个信息发送晶片通过对应的光纤发送信息，信息接收晶片通过对应的光纤接收信息，从而可以一体化地实现多通道光纤传输。
优选的，信息发送晶片可为VCSEL（Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，垂直腔面发射激光器），信息接收晶片可为PD（PhotoDetector，光电探测器）。
优选的，基板上各晶片之间的距离可以调整，例如，各晶片之间的距离可以为500μm。
优选的，基板为印刷电路板，材料为金属化陶瓷。
由于采用陶瓷基板，因此可为光电转换器提供良好的散热和绝缘性能，并提供稳定的介电常数。
图2为本发明光电转换器另一实施例的示意图。与图1所示实施例相比，为了便于信息传输，还可在光电转换器中设置一个透镜15。其中，透镜可包括第一表面151、第二表面152和第三表面153，如图3和图4所示。
下面通过具体示例对本发明的信息传输进行说明。
图3为本发明发送信息一个实施例的示意图。如图3所示，在发送信息时，信息发送晶片13将光信号发送给透镜15，光信号通过透镜15的第一表面151进入透镜，经第二表面152反射后由第三表面153透射出透镜，通过与信息发送晶片13相对应的光纤31发送到光网络。
图4为本发明接收信息一个实施例的示意图。如图4所示，在接收信息时，通过与信息接收晶片14相对应的光纤32传输的外部输入光信号通过透镜15的第三表面153进入透镜15，经第二表面152反射后由第一表面151透射出透镜，到达信息接收晶片14的接收表面。优选的，透镜15的第三表面153与光信号之间的夹角为45°。
优选的，为了实现光线汇聚，可在透镜15的第一表面151和第三表面153上设有汇聚透镜。
需要说明的是，由于在壳体的基板11上设有至少一个信息发送晶片13和至少一个信息接收晶片14，从而可一体化地实现多通道光纤传输。
图5为本发明光电连接装置一个实施例的示意图。如图5所示，光电连接装置包括光电转换器1和适配器2。其中光电转换器1是如图1-4中任一实施例涉及的光电转换器。例如，光电转换器1包括壳体10，其中在壳体10的基板11上设有驱动控制器12、至少一个信息发送晶片13、至少一个信息接收晶片14、以及透镜15。
适配器2包括本体21，本体上设置有放置光纤3的凹槽22，其中每个光纤分别与光电转换器中的一个信息发送晶片13或信息接收晶片14相对应。
基于本发明上述实施例提供的光电连接装置，通过在同一光电转换器中设置信息发送晶片和信息接收晶片，每个信息发送晶片通过对应的光纤发送信息，信息接收晶片通过对应的光纤接收信息，从而可以一体化地实现多通道光纤传输。
作为示例，在图5中仅给出了一个信息接收晶片14。本领域技术人员可以了解的是，可对信息发送晶片和信息接收晶片的数量进行自由调整。
需要说明的是，由于在壳体10的基板11上设有至少一个信息发送晶片13和至少一个信息接收晶片14，因此光纤3中也相应地包括与信息发送晶片13相对应的光纤31，以及与信息接收晶片14相对应的光纤32。
优选的，各光纤之间的距离可以调整。例如，各光纤之间的距离可以为500μm。
作为示例，当采用六芯多模光纤时，若图5的光电连接装置作为发送方时，此时可在壳体10的基板11上设有5个信息发送晶片13和1个信息接收晶片14，例如图5就给出了这种情形下的配置。相应的，若图5的光电连接装置作为接收方时，则可在壳体10的基板11上设有1个信息发送晶片13和5个信息接收晶片14。发送方和接收方的连接如图6所示。
例如，将信息发送晶片、信息接收晶片、以及驱动控制器通过自动晶体贴片机摆放在陶瓷基板上，彼此连接使用导电银胶，使用高温烘烤固化。采用金线打焊机，将信息发送晶片、信息接收晶片、以及驱动控制器之间由金线连接。
此外，多模多芯光纤3与适配器2之间的连接，使用353ND胶水与UV胶使光纤与适配器对应空位固化连接，使用光纤研磨工艺修正光纤端面，控制光纤插回损值，以达到传输要求。
透镜5与壳体10的结合采用半主动耦合作业，采用点胶（外壳是塑料型）或者紧配合（外壳是金属型）的方式结合。
在一个实施例中，适配器2与光电转换器1通过固定件进行连接。
优选的，固定件包括设置在光电转换器壳体上的固定柱，以及设置在适配器本体上的与所述固定柱相匹配的固定孔。如图5所示。
通过实施本发明，可得到以下有益效果：
1、采用多模多芯光纤（62.5/125μm）进行传输，耦合方便。
2、晶片（光纤）间距为500μm，可采用单颗VCSEL和PD进行DB，相比阵列式PD和VCSEL成本更低。而且可以按需求灵活的搭配VCSEL和PD数量。
3、将信息发送晶片、信息接收晶片、以及驱动控制器密封到具有透镜的壳体内，使用寿命更长。
4、可以更换不同波长的VCSEL、PD和光纤来满足不同客户的要求。
5、采用陶瓷基板，散热性好。
6、外观尺寸小，方便地使用于各种设备。
7、由于可作为一体化模块，因此可直接装配使用。
8、作业简便，便于大批量制作。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种光电转换器，其特征在于，包括壳体，其中在壳体的基板上设有驱动控制器、至少一个信息发送晶片、至少一个信息接收晶片，其中：
所述信息发送晶片在驱动控制器的控制下，将需要传输的电信号转换为光信号，通过与所述信息发送晶片相对应的光纤进行发送；
所述信息接收晶片在驱动控制器的控制下，将到达信息接收晶片接收表面的外部输入光信号转换为电信号并输出，其中外部输入光信号通过与所述信息接收晶片相对应的光纤进行传输。
2.根据权利要求1所述的光电转换器，其特征在于，光电转换器还包括透镜，透镜包括第一表面、第二表面和第三表面，其中：
所述信息发送晶片将光信号发送给透镜，光信号通过透镜的第一表面进入透镜，经第二表面反射后由第三表面透射出透镜，通过与所述信息发送晶片相对应的光纤进行发送；
通过与所述信息接收晶片相对应的光纤传输的外部输入光信号通过透镜的第三表面进入透镜，经第二表面反射后由第一表面透射出透镜，到达信息接收晶片的接收表面。
3.根据权利要求2所述的光电转换器，其特征在于，
透镜的第一表面和第三表面上设有汇聚透镜。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光电转换器，其特征在于，
信息发送晶片为垂直腔面发射激光器；
信息接收晶片为光电探测器。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的光电转换器，其特征在于，
各晶片之间的距离为500μm。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的光电转换器，其特征在于，
基板为印刷电路板，材料为金属化陶瓷。
7.一种光电连接装置，其特征在于，包括光电转换器和适配器，其中光电转换器是权利要求1-6中任一项所述的光电转换器；适配器包括本体，本体上设置有放置光纤的凹槽，其中每个光纤分别与光电转换器中的一个信息发送晶片或信息接收晶片相对应。
8.根据权利要求7所述的光电连接装置，其特征在于，
各光纤之间的距离为500μm。
9.根据权利要求7或8所述的光电连接装置，其特征在于，
适配器与光电转换器通过固定件进行连接。
10.根据权利要求9所述的光电连接装置，其特征在于，
固定件包括设置在光电转换器壳体上的固定柱，以及设置在适配器本体上的与所述固定柱相匹配的固定孔。
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