CN110261971A

CN110261971A - 一种光电混装的气密穿舱插座

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Publication number: CN110261971A
Application number: CN201910565658.XA
Authority: CN
Inventors: 赵苏琨; 张光; 王文理
Original assignee: Shanghai Aerospace Science and Industry Appliance Co Ltd
Current assignee: Shanghai Aerospace Science and Industry Appliance Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2019-09-20

Abstract

本发明公开了一种光电混装的气密穿舱插座，包括壳体、光纤插针合件及射频插针合件；本发明采用在壳体上设置隔墙，在隔墙上设置光纤插针孔及射频插针孔，分别将光纤插针合件及射频插针合件设置在光纤插针孔及射频插针孔内，并采用AuSn合金焊接方式实现光纤插针合件及射频插针合件与隔墙的密封。本发明采用光电混装气密穿舱技术，其光路采用“光纤—自聚焦透镜—光纤”的光路传输方式，降低了光路损耗，克服了导光棒焊接密封穿舱插座插入损耗大的技术难题，具有密封可靠，光电性能好，环境适应性好的优点。

Description

一种光电混装的气密穿舱插座

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是一种光电混装的气密穿舱插座。

背景技术

气密穿舱插座是解决信号传输技术在宇航空间环境下应用的关键部件，目的是保证舱壁内、外环境隔离，保护舱内组件、设备、模块等器件免受高真空、高低温循环等恶劣环境影响。随着空间站建设以及空间一体化雷达系统的不断升级，空间图片、视频信息的传递使系统处理的数据量、处理速度要求越来越高，传统的高速电连接器信号传输技术已不能满足要求，光纤通信技术进入空间应用系统已势在必行。另外，空间用电子装备逐步提出小型化、集成化和模块化要求，在一个连接器接口上实现光信号、电信号同时传输，减少安装面板的连接器数量，节省安装面板空间，减轻设备重量。因此，对高气密、高可靠、低损耗、耐极高低温度环境的光电混装气密穿舱技术需求已非常迫切。

目前光电混装气密穿舱技术还未见报道。传统的气密电连接器采用玻璃烧结技术，该技术是将电接触件和壳体放置在烧结夹具中，在电接触件和壳体之间填充玻璃子，将夹具送入烧结炉中进行烧结，烧结过程中通气体保护，烧结温度范围在700～900℃，其密封性能好，可靠性高。而光纤因其工作温度较低无法采用玻璃烧结技术，目前光路密封主要采用光纤金属化后，与壳体间采用合金焊接密封方式，该方式相比传统的环氧胶密封、O型圈密封具有密封可靠，耐温度冲击能力强的特点，但它存在光纤接触件外形尺寸过长，无法实现电和光纤接触件同时插拔以及裸光纤金属化、焊接易损伤光纤的缺点。近年来也有采用玻璃导光棒金属化后与壳体合金焊接密封的方式，该方式可解决裸光纤焊接密封方式的缺点，但其传输光路为“光纤—准直透镜—导光棒—聚焦透镜—光纤”，共存在4次非接触式空间耦合，耦合效率低，气密插座的插入损耗大。

随着空间环境通讯技术应用的背景需求，力求解决一体化空间传输系统中的光、电信号混合气密穿舱互连难题，提供光、电混装穿舱密封方案势在必行。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种光电混装的气密穿舱插座，本发明采用在壳体上设置隔墙，在隔墙上设置光纤插针孔及射频插针孔，分别将光纤插针合件及射频插针合件设置在光纤插针孔及射频插针孔内，并采用AuSn合金焊接方式实现光纤插针合件及射频插针合件与隔墙的密封。本发明采用光电混装气密穿舱技术，其光路采用“光纤—自聚焦透镜—光纤”的光路传输方式，降低了光路损耗，克服了导光棒焊接密封穿舱插座插入损耗大的技术难题，具有密封可靠，光电性能好，环境适应性好的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种光电混装的气密穿舱插座，其特点包括壳体、光纤插针合件及射频插针合件；

所述壳体为圆形壳体件，其中部径向设有隔墙，隔墙上设有数个光纤插针孔及数个射频插针孔，光纤插针孔的两端设有内螺纹，射频插针孔的两端设有内螺纹；

所述光纤插针合件由透镜及光纤组件构成，其中光纤组件由陶瓷套管、内套管、同轴通孔、外套管、光纤及环氧胶构成，外套管上设有外螺纹；

所述内套管设于外套管内，同轴通孔及陶瓷套管依次设于内套管内，环氧胶设于内套管内及陶瓷套管与同轴通孔之间，光纤设于陶瓷套管及同轴通孔内；

所述透镜设于壳体隔墙的光纤插针孔内，光纤组件为两件，对称设于透镜的两端，光纤组件经外套管的外螺纹与光纤插针孔的内螺纹啮合，两件光纤组件内的光纤经透镜光路耦合；

所述射频插针合件由密封部件及射频组件构成，其中射频组件由内导体、介质体、外导体及垫片构成，外导体上设有外螺纹；

所述介质体设于外导体内，内导体设于介质体内，垫片设于介质体的一端；

所述的密封部件由插针、套筒及玻璃子绝体构成，所述插针设于套筒内，玻璃子绝体设于插针与套筒之间；

所述密封部件设于壳体隔墙的射频插针孔内，射频组件为两件，对称设于密封部件的两端，且垫片与玻璃子绝体触及，射频组件经外导体的外螺纹与射频插针孔的内螺纹啮合；

两件射频组件的内导体经密封部件的插针电连接，两件射频组件的外导体经壳体电连接。

所述的密封部件上套筒的外壁上镀覆有金（Au）层，密封部件的套筒与壳体的射频插针孔之间用AuSn焊料焊接密封。

所述的透镜的外壁上镀覆有金（Au）层，透镜与壳体的光纤插针孔之间用AuSn焊料焊接密封。

所述的射频组件经外导体的外螺纹与射频插针孔的内螺纹啮合后填充环氧胶。

所述的光纤组件经外套管的外螺纹与光纤插针孔的内螺纹啮合后填充环氧胶。

本发明采用在壳体上设置隔墙，在隔墙上设置光纤插针孔及射频插针孔，分别将光纤插针合件及射频插针合件设置在光纤插针孔及射频插针孔内，并采用AuSn合金焊接方式实现光纤插针合件及射频插针合件与隔墙的密封。本发明采用光电混装气密穿舱技术，其光路采用“光纤—自聚焦透镜—光纤”的光路传输方式，降低了光路损耗，克服了导光棒焊接密封穿舱插座插入损耗大的技术难题，具有密封可靠，光电性能好，环境适应性好的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为光纤插针合件的结构示意图；

图3为射频插针合件中射频组件的结构示意图；

图4为射频插针合件中密封部件的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，本发明包括壳体,1、光纤插针合件2及射频插针合件3。

参阅图1，所述壳体1为圆形壳体件，其中部径向设有隔墙11，隔墙11上设有数个光纤插针孔112及数个射频插针孔111，光纤插针孔112的两端设有内螺纹，射频插针孔111的两端设有内螺纹。

参阅图1、图2，所述光纤插针合件2由透镜24及光纤组件构成，其中光纤组件由陶瓷套管21、内套管22、同轴通孔222、外套管23、光纤26及环氧胶25构成，外套管23上设有外螺纹；

所述内套管22设于外套管23内，同轴通孔222及陶瓷套管21依次设于内套管22内，环氧胶25设于内套管22内及陶瓷套管21与同轴通孔222之间，光纤26设于陶瓷套管21及同轴通孔222内；

所述透镜24设于壳体1隔墙11的光纤插针孔112内，光纤组件为两件，对称设于透镜24的两端，光纤组件经外套管23的外螺纹与光纤插针孔112的内螺纹啮合，两件光纤组件内的光纤26经透镜24光路耦合。

参阅图1、图3、图4，所述射频插针合件3由密封部件32及射频组件31构成，其中射频组件31由内导体313、介质体312、外导体311及垫片314构成，外导体311上设有外螺纹。

参阅图1、图3，所述介质体312设于外导体311内，内导体313设于介质体312内，垫片314设于介质体312的一端。

参阅图1、图4，所述的密封部件32由插针322、套筒321及玻璃子绝体323构成，所述插针322设于套筒321内，玻璃子绝体323设于插针322与套筒321之间。

参阅图1、图4，所述密封部件32设于壳体1隔墙11的射频插针孔111内，射频组件31为两件，对称设于密封部件32的两端，且垫片314与玻璃子绝体323触及，射频组件31经外导体311的外螺纹与射频插针孔111的内螺纹啮合。

参阅图1、图3、图4，两件射频组件的内导体313经密封部件32的插针322电连接，两件射频组件的外导体311经壳体1电连接。

参阅图1，所述的密封部件32上套筒321的外壁上镀覆有金（Au）层，密封部件32的套筒321与壳体1的射频插针孔111之间用AuSn焊料焊接密封。

参阅图1，所述透镜24的外壁上镀覆有金（Au）层，透镜24与壳体1的光纤插针孔112之间用AuSn焊料焊接密封。

参阅图1，所述射频组件经外导体311的外螺纹与射频插针孔111的内螺纹啮合后填充环氧胶。

参阅图1，所述光纤组件经外套管23的外螺纹与光纤插针孔112的内螺纹啮合后填充环氧胶。

参阅图2，本发明的陶瓷套筒21两端分别设有进纤端和出纤端，进纤端设有喇叭口211，出纤端外周设有外倒角212，中心设有光纤穿入的通孔213。

参阅图2，本发明的内套管22设有与陶瓷套管21进纤端过盈配合的台阶孔221，陶瓷套筒21插装在内套管22台阶孔221中。

参阅图1、图2，本发明的内套管22内设有同轴通孔222，同轴通孔222与透镜24触及。

参阅图2，本发明在内套管22设置有定位台阶223，用于定位控制透镜24在内套管22中的轴向位置。

参阅图1、图3，本发明射频组件31经外导体311的外螺纹与射频插针孔111的内螺纹啮合，既固定射频组件31，又实现外导体311的电连接，外导体311的顶部设有射频对接适配口3112，用于对射频插孔对接，中部外周设置有凹槽3113，方便拆装适配体31。

本发明介质体312材料为聚四氟乙烯，内导体313材料为铍青铜。

本发明采用玻璃金属化工艺，AuSn合金焊接密封技术，实现光路密封，并通过“光纤—自聚焦透镜—光纤”的光路设计，降低了密封插座的插入损耗，克服了导光棒焊接密封穿舱插座插入损耗大的技术难题。同时采用玻璃烧结与AuSn合金焊接技术，实现电接触密封，构成了光电混装密封技术，本发明具有密封可靠，光学性能好，环境适应性好的优点。

Claims

1.一种光电混装的气密穿舱插座，其特征在于，它包括壳体（1）、光纤插针合件（2）及射频插针合件（3）；

所述壳体（1）为圆形壳体件，其中部径向设有隔墙（11），隔墙（11）上设有数个光纤插针孔112及数个射频插针孔（111），光纤插针孔112的两端设有内螺纹，射频插针孔（111）的两端设有内螺纹；

所述光纤插针合件（2）由透镜（24）及光纤组件构成，其中光纤组件由陶瓷套管（21）、内套管（22）、同轴通孔（222）、外套管（23）、光纤（26）及环氧胶（25）构成，外套管（23）上设有外螺纹；

所述内套管（22）设于外套管（23）内，同轴通孔（222）及陶瓷套管（21）依次设于内套管（22）内，环氧胶（25）设于内套管（22）内及陶瓷套管（21）与同轴通孔（222）之间，光纤（26）设于陶瓷套管（21）及同轴通孔（222）内；

所述透镜（24）设于壳体（1）隔墙（11）的光纤插针孔112内，光纤组件为两件，对称设于透镜（24）的两端，光纤组件经外套管（23）的外螺纹与光纤插针孔112的内螺纹啮合，两件光纤组件内的光纤（26）经透镜（24）光路耦合；

所述射频插针合件（3）由密封部件（32）及射频组件31构成，其中射频组件31由内导体（313）、介质体（312）、外导体（311）及垫片（314）构成，外导体311上设有外螺纹；

所述介质体（312）设于外导体（311）内，内导体（313）设于介质体（312）内，垫片（314）设于介质体（312）的一端；

所述的密封部件（32）由插针（322）、套筒（321）及玻璃子绝体（323）构成，所述插针（322）设于套筒（321）内，玻璃子绝体（323）设于插针（322）与套筒（321）之间；

所述密封部件（32）设于壳体（1）隔墙（11）的射频插针孔（111）内，射频组件31为两件，对称设于密封部件（32）的两端，且垫片（314）与玻璃子绝体（323）触及，射频组件31经外导体311的外螺纹与射频插针孔（111）的内螺纹啮合；

两件射频组件的内导体（313）经密封部件（32）的插针（322）电连接，两件射频组件的外导体（311）经壳体（1）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种光电混装的气密穿舱插座，其特征在于，所述的密封部件（32）上套筒（321）的外壁上镀覆有金（Au）层，密封部件（32）的套筒（321）与壳体（1）的射频插针孔（111）之间用AuSn焊料焊接密封。

3.根据权利要求1所述的一种光电混装的气密穿舱插座，其特征在于，所述透镜（24）的外壁上镀覆有金（Au）层，透镜（24）与壳体（1）的光纤插针孔112之间用AuSn焊料焊接密封。

4.根据权利要求1所述的一种光电混装的气密穿舱插座，其特征在于，所述射频组件经外导体311的外螺纹与射频插针孔（111）的内螺纹啮合后填充环氧胶。

5.根据权利要求1所述的一种光电混装的气密穿舱插座，其特征在于，所述光纤组件经外套管（23）的外螺纹与光纤插针孔112的内螺纹啮合后填充环氧胶。