[发明专利]小型化双路光模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种光模块，尤其涉及一种应用于雷达系统的小型化双路光模块。

背景技术

现有的光模块通常包括一个一端设有光接口而另一端设有电接口的壳体，壳体内安装有光学次模块(Optical Subassembly，OSA)及电子次模块(Electrical Subassembly，ESA)，其中：

光学次模块主要包括光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)和光接收次模块(Receiver Optical Subassembly，ROSA)。TOSA由激光二极管LD和监视二极管PD构成，LD通过正向偏压下PN结中载流子的受激辐射复合而发出相干光。ROSA由光探测器(PIN)和跨阻放大器(TIA)组成。光探测器是ROSA的核心部件，在数字光纤通信中常用的光探测器主要有本征光电二极管PIN和雪崩光电二极管(APD)。通常情况下TOSA、ROSA一般由三部分组成，包括光接头、陶瓷插芯和管芯。

电子次模块包括发射和接收两部分，其中：

如图1所示，发射部分由信号调理电路、激光驱动与调制电路、自动偏置控制及报警电路与温控电路组成。信号调理电路的主要功能是完成对从电接口来的信号进行处理，包括码型变换、电平变换以及并/串变换等功能。激光驱动与调制电路的主要功能是为光源提供必要的产生光载波所需驱动电流，并将从信号处理单元电路来的电信号调制在光载波上。由于激光驱动与调制电路的阈值电流及寿命受温度的影响较大，因此必须对激光驱动与调制电路的阈值电流和工作温度进行严格的控制。激光驱动与调制电路流过的电流由两部分组成，即受发送电信号调制的调制电流和由自动偏置控制电路控制的偏置电流。自动偏置控制电路的目的是使激光驱动与调制电路偏置电流始终跟随其阈值电流的变化，并使其保持在稍低于阈值电流的水平使激光驱动与调制电路工作在正常状态下。对激光驱动与调制电路发出激光特性的检测一般是按比例对输出激光的一小部分进行测试或者利用激光驱动与调制电路的背面辐射激光作为测试参考。利用测试结果对激光驱动与调制电路的偏置电流进行自动调整控制，使激光驱动与调制电路工作在希望的正常状态下。报警电路的主要功能是对光发射机工作状态异常进行报警，并可自动关闭流过激光驱动与调制电路的总电流，以防止激光驱动与调制电路损坏。自动温控电路是为稳定激光驱动与调制电路平均输出光功率和工作波长而提供恒定的温度环境，使激光驱动与调制电路内部温度波动在10.5℃之内，或更小。

如图2所示，接收部分主要有前置放大器、主放大器、判决器、译码器和时钟恢复电路等主要功能部分组成。其中，前置放大器作用是放大光电二极管产生的微弱电信号，以供主放大器进一步放大和处理。前置放大器在减弱或防止电磁干扰和抑制噪声方面起着特别重要的作用，设计要在带宽和灵敏度之间进行折中。性能优良的光接收模块应具有无失真地检测和恢复微弱信号的能力，也即要求其前置放大器具有低噪声、高灵敏度和足够的带宽。电信号的线性放大由主放大器、均衡器和自动增益控制电路组成。为了校正和补偿前放对带宽的限制，在主放大器之后可插入一个均衡器，采用自动增益控制电路，使接收部分在一定的入射光功率范围内，将放大器的增益自动控制在固定的输出电平上。

随着我国雷达技术的不断发展，雷达系统所需处理和传输的数据量也越来越大，信号路数也越来越多，虽然通过提升信号的传输速率可以一定程度的缓解矛盾，但传输速率得提升带来了串扰等问题，同时信号路数的增加也增加了雷达系统的重量，这是机载、舰载雷达所不能接受的，而光传输的优点是速率快、抗干扰、重量轻等，光传输在民用市场的普及带动了其在军用市场的应用，雷达系统的信号传输方式也逐渐由电向光转换，而现有市场上的小型化光模块其电路板均采用直板形式，其光学次模块带陶瓷插芯，电接口通常采用金手指方式，其尺寸对于雷达系统来说还是太大了，如现在市售的光模块SFP、SFP+、XFP、SFF等，具体尺寸如下：

SFP：57.2mm×13.7mm×12.7mm

SFP+：56.5mm×14.0mm×12.1mm

XFP：77.8mm×22.2mm×16.1mm

SFF：48.5mm×13.2mm×10.8mm

现代化的雷达系统信号传输的路数多达几十路甚至上百路，这些尺寸的模块如果多只并行使用的话，其所占电路板面积是非常巨大的，是雷达系统所不能忍受的。为满足雷达系统高速率多路数据传输的要求，小尺寸光模块的实用化研制需求迫在眉睫。

发明内容