CN210490884U - 一种vcsel高速率光电传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种VCSEL高速率光电传输系统，包括VCSEL调制电路、空心轴电机和信号接收电路，所述VCSEL调制电路和所述信号接收电路之间设置有所述空心轴电机。有益效果：本实用新型实现了信号与数据的传递，具有结构紧凑电路简单、性能优异、传输速率高的优点；此外，通过空心轴电机的使用，不仅实现了紧凑结构下的信号传递，而且还实现了电机旋转和信号传递的互不影响，达到了光磁融合的效果。

Description

一种VCSEL高速率光电传输系统

技术领域

本实用新型涉及光电子、光通信、半导体激光器技术领域，具体来说，涉及一种VCSEL高速率光电传输系统。

背景技术

通信、传感和计算是未来人工智能社会不可或缺的三大技术支撑。VCSEL激光器由于其圆形光斑、高速调制、电光转换效率高等优点在高速光通信、数据中心、光存储等领域早已被广泛应用。而在传感领域，尤其是3D成像、激光雷达、接近传感等，VCSEL也因为其优异性能而越来越受到关注。

目前，在VCSEL激光器中，PCB上电信号的传播一般需要物理介质，比如线材或铜线路，同时传播速率和能量会受到介质的影响，导致能量衰减和波形失真等。另外，当信号需要突破物理介质在自由空间传播信号时，电信号难以实现。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种VCSEL高速率光电传输系统，将电信号转换成光信号，通过自由空间传播后由PD接收再转换成电信号，该光电转换传输系统可以突破物理材料的限制传递信号，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种VCSEL高速率光电传输系统，包括VCSEL调制电路、空心轴电机和信号接收电路，所述VCSEL调制电路和所述信号接收电路之间设置有所述空心轴电机。

进一步的，所述VCSEL调制电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、三极管Q1和VCSEL，所述VCSEL的正极与所述电阻R3的一端连接，所述R3的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述VCSEL的负极与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极分别与所述电阻R1的一端和所述电阻R2的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R2的另一端连接且接。

进一步的，所述信号接收电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2、电容C3、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4和光电二极管PD，所述光电二极管PD的正极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极分别与所述电阻R5的一端和所述三极管Q3的基极连接，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q3的发射极连接且接地，所述三极管Q1的集电极分别与所述光电二极管PD的负极、电容C3的一端、电容C2的一端、电阻R6的一端和是电阻R7的一端连接，所述电容C2的另一端和所述电容C3的另一端均接地，所述电阻R6的另一端分别与所述三极管Q3的集电极和所述三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R7的另一端连接，所述三极管Q4的发射极接地。

进一步的，为了便于光电传输的实现，所述空心轴电机空心轴的中部设置有光电传输通道。

进一步的，为了保证数据的稳定传输，所述VCSEL、所述光电二极管PD和所述光电传输通道为同轴设置。

进一步的，为了保证信息的传递效果，所述光电二极管PD为Si-PIN型光电二极管。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型利用VCSEL的高速调制特性以及激光在自由空间传播的特性，设计了一种VCSEL高速率光电传输系统，实现了信号与数据的传递，具有结构紧凑电路简单、性能优异、传输速率高的优点。

2、本实用新型通过空心轴电机的使用，不仅实现了紧凑结构下的信号传递，而且实现了电机旋转和信号传递的互不影响，达到了光磁融合的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种VCSEL高速率光电传输系统的系统框图；

图2是根据本实用新型实施例的一种VCSEL高速率光电传输系统中VCSEL调制电路的电路图；

图3是根据本实用新型实施例的一种VCSEL高速率光电传输系统中信号接收电路的电路图。

图中：

1、VCSEL调制电路；2、空心轴电机；3、信号接收电路。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种VCSEL高速率光电传输系统，本实用新型包含上下两块PCB和空心轴电机。将电机安装后，以空心轴为轴心，准确安装上下两部分PCB板，需要保证VCSEL和光电二极管PD的同轴性，供电后通过单片机控制串口发送数据，经由电-光-电信号的转换进入下板单片机处理，同时，电机的旋转和数据传输互不影响。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-3所示，根据本实用新型实施例的一种VCSEL高速率光电传输系统，包括VCSEL调制电路1、空心轴电机2和信号接收电路3，所述VCSEL调制电路1和所述信号接收电路3之间设置有所述空心轴电机2，具体应用时，所述VCSEL调制电路1和所述信号接收电路3分别设置在两块PCB板上，且两块所述PCB板分别位于所述空心轴电机2的顶部和底部，同时，两块所述PCB板之间没有物理连接，目的是将上部分的数据通过电机空心轴无损的高速的传递至下部分。

借助于上述技术方案，本实用新型实现了信号与数据的传递，具有结构紧凑电路简单、性能优异、传输速率高的优点。此外，通过空心轴电机2的使用，实现了紧凑结构下的信号传递，且电机的旋转和信号的传递互不影响，达到光磁融合的效果。

在一个实施例中，所述VCSEL调制电路1包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、三极管Q1和VCSEL，所述VCSEL的正极与所述电阻R3的一端连接，所述R3的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述VCSEL的负极与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极分别与所述电阻R1的一端和所述电阻R2的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R2的另一端连接且接。具体应用时，由于VCSEL的调制特性，其传输速率可以远超256000bps。

在一个实施例中，所述信号接收电路3包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2、电容C3、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4和光电二极管PD，所述光电二极管PD的正极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极分别与所述电阻R5的一端和所述三极管Q3的基极连接，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q3的发射极连接且接地，所述三极管Q1的集电极分别与所述光电二极管PD的负极、电容C3的一端、电容C2的一端、电阻R6的一端和是电阻R7的一端连接，所述电容C2的另一端和所述电容C3的另一端均接地，所述电阻R6的另一端分别与所述三极管Q3的集电极和所述三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R7的另一端连接，所述三极管Q4的发射极接地。

在一个实施例中，所述空心轴电机2空心轴的中部设置有光电传输通道。通过光电传输通道的设置，可以为光电传输提供空间通道。

在一个实施例中，为了保证数据的稳定传输，需保持所述VCSEL一定的发光功率以及所述VCSEL、所述光电二极管PD和所述光电传输通道为同轴设置。

在一个实施例中，所述光电二极管PD为Si-PIN型光电二极管。具体应用时，所述VCSEL调制电路1调制的激光信号经由空心轴传输到所述信号接收电路3后，由此二极管接收并转换成电信号。

工作原理：所述VCSEL调制电路1的数据信号为高低电平的二进制数据，由单片机控制串口输出，给到三极管Q1做开关变换由此使得VCSEL发光和不发光，即代表01数据，激光通过自由空间传播入射到所述信号接收电路3的光电二极管PD，通过光电效应产生电流信号，经后续的电路进行信号的整形和开关，然后进入单片机进行采集和处理。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过采用低功率VCSEL作为调制光源，Si-PIN作为接受器件，分别搭配合适的电路，可将上板的电信号转换成光信号，然后激光通过电机空心轴传递至下板，转换成电信号，由此完成信号与数据的传递；本实用新型结构紧凑电路简单、性能优异、传输速率高。此外，通过空心轴电机2的使用，实现了紧凑结构下的信号传递，且电机的旋转和信号的传递互不影响，达到光磁融合的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种VCSEL高速率光电传输系统，其特征在于，包括VCSEL调制电路(1)、空心轴电机(2)和信号接收电路(3)，所述VCSEL调制电路(1)和所述信号接收电路(3)之间设置有所述空心轴电机(2)。

2.根据权利要求1所述的一种VCSEL高速率光电传输系统，其特征在于，所述VCSEL调制电路(1)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、三极管Q1和VCSEL，所述VCSEL的正极与所述电阻R3的一端连接，所述R3的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述VCSEL的负极与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极分别与所述电阻R1的一端和所述电阻R2的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R2的另一端连接且接。

3.根据权利要求2所述的一种VCSEL高速率光电传输系统，其特征在于，所述信号接收电路(3)包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2、电容C3、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4和光电二极管PD，所述光电二极管PD的正极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极分别与所述电阻R5的一端和所述三极管Q3的基极连接，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q3的发射极连接且接地，所述三极管Q1的集电极分别与所述光电二极管PD的负极、电容C3的一端、电容C2的一端、电阻R6的一端和是电阻R7的一端连接，所述电容C2的另一端和所述电容C3的另一端均接地，所述电阻R6的另一端分别与所述三极管Q3的集电极和所述三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R7的另一端连接，所述三极管Q4的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的一种VCSEL高速率光电传输系统，其特征在于，所述空心轴电机(2)空心轴的中部设置有光电传输通道。

5.根据权利要求4所述的一种VCSEL高速率光电传输系统，其特征在于，所述VCSEL、所述光电二极管PD和所述光电传输通道为同轴设置。

6.根据权利要求3所述的一种VCSEL高速率光电传输系统，其特征在于，所述光电二极管PD为Si-PIN型光电二极管。

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