CN109412697A - 一种用于信息单向传输的光电模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于信息单向传输的光电模块，包括光发送组件、光接收组件、电路板；电路板上设有发射端电路、接收端电路；所述的发射端电路、接收端电路相互独立，分别由独立的电源和地；发射端电路主要用于接收外网数据信息并通过光发送组件将其转换成光信号；接收端电路主要用于控制光接收组件的工作状态，并且将光接收组件的信号进行处理后，传送到内网中；数据在光发送组件和光接收组件中的传输方向只能是从光发送组件端传输到光接收组件端。

Description

一种用于信息单向传输的光电模块

技术领域

本发明属于光电通讯领域，具体的是公开了一种用于信息单向传输的光电模块。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，电子商务和电子政务也伴随着发展迅速，包括各个大型企业、银行等金融机构、政府、军队等业务发展变化，这些大型企业和金融机构行业的高安全级别的内部网络，以及政府和军队等一些涉密网络都有和外部公共网络有连接，比如内部网络和外部网络之间的数据交换需求。高安全级别的网络和低安全级别的网络进行数据交换时，为了保证高安全级别网络中的数据不传输到低安全级别的网络中，但是低安全级别网络中的数据可以传输到高安全级别的网络中，解决高安全网络的信息泄露的问题，一般情况下都是采用单向隔离光闸来隔离高安全网络和低安全网络，从而实现高安全网络和低安全网络之间的数据单向传输。

当前单向隔离光闸功能实现框图如图1所示：单向隔离光闸包括连接外网的外网主机和连接内网的内网主机，以及安装在内外网主机上的光纤网卡，光纤网卡包括光发射端口和光接收端口。外网主机光纤网卡上光发射端口和内网主机光纤网卡光接收端口使用光纤跳线进行连接。外网主机接收外网数据并缓存外网数据，对数据进行一些处理后通过光纤网卡上的光发射端口转换成光信号，转换后的光信号经过光纤跳线传输给内网主机光纤网卡上的光接收端口，内网主机光纤网卡的光接收端口接收收到的光信号并把其转换成电信号数据，内网主机对数据进行处理后传送给内网。由于内网主机只有光接收端口和光纤相连，光接收端口只能被动的接收数据，无法发送数据，这样内网的数据就无法传输到外网中。

当前单向隔离光闸使用了光纤网卡，并且光纤网卡安装有标准类型的具有光发射接口和光接收端口的光模块，这样使单向隔离光闸的结构比较复杂，装配繁琐；零部件过多，成本也高、也使这种用各种零部件组合的系统具有可靠性降低，体积大的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于单向隔离光闸的新型光电模块，用于信息的单向传输，同时具有体积小、可靠性高、结构简单、成本低的特点；

本发明技术方案如下：

一种用于信息单向传输的光电模块，包括光发送组件、光接收组件、发射端电路和接收端电路；

所述的发射端电路、接收端电路相互独立，分别具有相互独立的电源和地；

所述的发射端电路主要用于通过电气接口接收外网数据信息并发送给光发送组件，光发射组件将接收到的电信号转换成光信号发送给光接收组件；

所述的接收端电路主要用于控制光接收组件的工作状态，并且将光接收组件输出的电信号进行处理后，传送到内网中；

数据在光发送组件和光接收组件中的传输方向在物理原理上保证了只能是从光发送组件端传输到光接收组件端，无法逆向从光接收端传输到光发射端；

进一步的，所述的光发送组件主要包括激光器，所述的光接收组件主要包括光电探测器；所述的激光器把发射端电路发送的电信号转换成光信号；所述的光电探测器把激光器发出的光信号转换成电信号。

激光器只能把电信号转换成光信号；光电探测器只能把光信号转换成电信号；数据在光发送组件和光接收组件中的传输方向只能是从光发送组件端传输到光接收组件端。

进一步的，所述的光电模块还包括一个金属安装座，所述的金属安装座用来安装激光器，安装座也可是其他非金属材质。

进一步的，所述的金属安装座为一个套状结构，其套装在激光器的外部。

进一步的，光电模块还包括一个绝缘座，所述的绝缘座用于安装光电探测器，同时连接激光器和光电探测器。

进一步的，所述的绝缘座为一个套状结构，其一端卡装在光电探测器的外端，另一端卡装在金属安装座上。

进一步的，所述的光电模块还包括所述的电气引脚用于光发送组件、光接收组件以及电路板的供电、数据输入和数据输出。

进一步的，所述的电气引脚的形式可以是插针式结构、PCB金手指或柔性电路板式电气接口形式。

本发明的有益效果是：

本发明中的光发送组件只能把电信号转换成光信号，光接收组件只能把光信号转换成电信号，这样数据在光收发组件中的传输方向只能是从光发送组件端传输到光接收组件端。数据无法从光接收组件端传输到光发送组件端，从而在物理原理上实现了数据的单向传输不可逆。

本发明光电模块在电路部分采用的是发射端电路和接收端电路完全隔离的设计方式，在光收发组件上使用了绝缘的石英玻璃来做连接，再加上电路板上布局的光发射端电路和光接收端网络是完全隔离、相互无任何重叠的区域，这样就完全实现了光电模块发射端和接收端电气隔离；综合上述，一体化集成化的设计结构，也使本发明光电模块具有的体积小，成本低，可靠性高的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为现有技术中的单向隔离光闸功能实现框图；

图2为本发明某个实施部中的整体结构图；

图3为本发明某个实施例中的光收发组件的结构剖面图；

图中：1发射端电路区域，2光收发组件，3收发端电路区域，4接收端电气引脚，5电路板，6发射端电气引脚，2-1激光器，2-2光电探测器，2-3金属管座，2-4石英玻璃管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

名词解释部分：本发明中所述的光收发组件是光接收组件和光发送组件的简称，其包括光发送组件、光接收组件。

本申请的一种典型的实施方式中，如图2所示，本发明光电模块主要包括光收发组件2以及电路板5，在电路板5上设有发射端电路、接收端电路；具体见附图2中设置在电路板上发射端电路区域1、收发端电路区域3；在电路板上还设有接收端电气引脚4和发射端电气引脚6；

电气接口主要用于光电模块的供电和数据输入和输出使用；电路板上有发射端电路和接收端电路，发射端电路和接收端电路分布在电路板上各自的区域中，发射端电路和接收端电路区域相互之间完全分开独立，完全隔离，没有任何电气连接，没有任何区域重叠，发射端电路和接收端电路分别具由相互独立的电源和地；

其中发射端电路和接收端电路中所使用的芯片可以采用国产芯片，比如厦门优讯的UX2228芯片和UX2127芯片，UX2228作为发射端电路芯片，UX2127作为接收端芯片；

UX2228为3.3V电源电压供电、155Mbps～3.125Gbps的高速激光驱动器。带有自动功率控制、调制电流补偿、安全逻辑控制功能，完全符合SFP MSA和SFF-8472 协议要求；

UX2127芯片是一款设计用于SDH/SONET/Ethernet等光纤接收系统相应速率的高增益限幅放大器(～2.5Gbps)。其引脚与MAX3747&SY88993V兼容。UX2127 可接受较宽的交流输入电压范围,内部集成了信号检测器，信号丢失输出(LOS) 用于指示输入信号电平何时跌落到可编程信号丢失门限值以下。LOSP输出兼容于TTL电平。具有可选择的静噪功能：LOSP与JAM短接时开启自动静噪功能，在输入信号幅度跌落到可编程信号丢失门限值以下时使数据输出保持在静态电平。 UX2127工作在+3.3V电源电压，-40℃到+85℃温度范围，采用10引脚Msop10 小型封装，ESD HBM模式测试通过5000V，MM模式测试通过300V。

上述芯片设置本身集成了外围电路，均可以直接与激光器、光电探测器直连，连接方式在芯片的使用说明书中均有记载，因此，本申请中的电路均采用了现有的电路，不涉及电路本身的改进，并且程序本身也是现有的程序，也不涉及到程序改进。

发射端电路的功能主要用于接收外网数据信息并将其发送给激光器，激光器将电信号转换成光信号传输；

接收端电路的功能主要用于控制光探测器的工作状态，同时把光检测器输出的电信号处理后传输到内网中。

本发明光电模块中的光收发组件的结构剖面图如图3所示：本发明中的光收发组件主要由激光器2-1、光电探测器2-2和安装连接件组成；

激光器2-1功能是把电信号转换成光信号；光电探测器2-2功能是把光信号转换成电信号；由于激光器只能把电信号转换成光信号，光电探测器只能把光信号转换成电信号，这样数据在光收发组件中的传输方向只能是从激光器端传输到光电探测器端。数据无法从光电探测器端传输到激光器端，从而在物理原理上实现了数据的单向传输不可逆。

为了实现激光器的固定，将激光器安装在一个金属安装座2-3上；进一步优选的，金属安装座2-3可以采用管套的形式，主要是用来安装激光器；进一步安装座也可以是非金属材质。

为了实现光电探测器的安装以及与激光器之间的相对位置的固定，本发明还设计了一个绝缘座；绝缘座一端安装光电探测器，另一端与安装激光器的金属安装座相连；

绝缘座上可以采用如图所示的石英玻璃管2-4的形式，玻璃管一端套装在光电探测器上；另一端套桩在金属安装座上；保证了光电探测器和激光器之间的相对位置的固定，光电探测器和激光器之间相隔设定的距离。

本发明中光电模块的光收发组件中起绝缘连接作用的装置(即上述的绝缘座)不局限于石英玻璃管，任何能起到绝缘连接的类似结构都应在保护范围之内，比如塑料管、陶瓷管等。

本发明光电模块在电路部分采用的是发射端电路和接收端电路完全隔离的设计方式，在光收发组件上使用了绝缘的石英玻璃光来做连接，这样就完全实现了光电模块发射端和接收端电气隔离；

本发明光电模块的电气接口不局限于示意图2中的插针式结构，还可以采用现有技术中的其他接口形式，例如PCB金手指和柔性电路板式电气接口等；PCB 金手指和柔性电路板式电气接口都应在保护范围之内。

本发明采用了一体化集成化的设计结构，也使本发明光电模块具有的体积小，成本低，可靠性高的特点。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，包括光发送组件、光接收组件、发射端电路和接收端电路；

所述的发射端电路、接收端电路相互独立，分别具有相互独立的电源和地；

所述的发射端电路主要用于通过电气接口接收外网数据信息并发送给光发送组件，光发射组件将接收到的电信号转换成光信号发送给光接收组件；

所述的接收端电路主要用于控制光接收组件的工作状态，并且将光接收组件输出的电信号进行处理后，传送到内网中；

数据在光发送组件和光接收组件中的传输方向只能是从光发送组件端传输到光接收组件端。

2.如权利要求1所述的一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，所述的光发送组件包括激光器，所述的光接收组件包括光电探测器；所述的激光器把发射端电路发送的电信号转换成光信号；所述的光电探测器把激光器发出的光信号转换成电信号；激光器只能把电信号转换成光信号；光电探测器只能把光信号转换成电信号；数据在光发送组件和光接收组件中的传输方向只能是从光发送组件端传输到光接收组件端。

3.如权利要求2所述的一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，还包括一个金属安装座，所述的金属安装座用来安装激光器；安装座也可以用非金属材料来实现。

4.如权利要求3所述的一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，所述的金属安装座为一个套状结构，其套装在激光器的外部。

5.如权利要求3所述的一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，还包括一个绝缘座，所述的绝缘座用于安装光电探测器，同时连接激光器和光电探测器。

6.如权利要求5所述的一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，所述的绝缘座为一个套状结构，其一端卡装在光电探测器的外端，另一端卡装在金属安装座上。

7.如权利要求1所述的一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，还还包括电气引脚；所述的电气引脚用于光发送组件、光接收组件以及电路板的供电、数据输入和数据输出。

8.如权利要求1所述的一种用于信息单向传输的光电模块，其特征在于，所述的电气引脚的形式为插针式结构、PCB金手指或柔性电路板式电气接口。