CN220359161U - 一种收发一体的自由光通信模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种收发一体的自由光通信模块，包括：基座；电路板，其设置在基座上；激光发射模块，其用于向空间发射激光信号；激光接收模块，其用于接收从空间中射入的激光信号；激光发射模块和激光接收模块相邻近设置，且朝向一致。本实用新型的收发一体的自由光通信模块，激光发射模块向空间发射光信号，实现光信号的自由收发通信，无需设置复杂的光纤接入结构，有利于减小体积和减轻重量。激光发射模块和激光接收模块相邻近设置，且朝向一致，支持密集排布，可进一步节省空间。

Description

一种收发一体的自由光通信模块

技术领域

本实用新型属于通信模块技术领域，具体地说，涉及一种收发一体的自由光通信模块。

背景技术

传统光纤通信方式存在安装布线难度大，拆装困难，近年来越来越多的通信场景采用无线自由光通信技术，使用空间光进行信息传输，应对经常变更工作地点的场景更加便利。

传统的自由光通信系统，使用的光学天线的典型尺寸在300mm*300mm*600mm左右，重量15Kg左右，体积和重量均较大。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本实用新型针对现有技术中自由光通信系统的设置方式导致产品体积大，占用空间的技术问题，提出了一种收发一体的自由光通信模块，可以解决上述问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种收发一体的自由光通信模块，包括：

基座；

电路板，其设置在所述基座上；

激光发射模块，其用于向空间发射激光信号；

激光接收模块，其用于接收从空间中射入的激光信号；

所述激光发射模块和激光接收模块相邻近设置，且朝向一致。

在有的实施例中，所述激光发射模块包括：

激光发射器，其设置在所述电路板上，用于产生激光信号并向空间发射；

发射透镜，其设置在所述激光发射器的出光光路上；

所述激光发射器与所述发射透镜的焦点位置相偏离。

在有的实施例中，所述激光接收模块包括：

激光接收器，其设置在所述电路板上，用于接收从空间中射入的激光信号；

接收透镜，其设置在所述激光接收器的接收光路上；

所述激光接收器与所述接收透镜的焦点位置相偏离。

在有的实施例中，所述接收透镜为非球面透镜。

在有的实施例中，所述接收透镜为镧系玻璃或重镧系玻璃。

在有的实施例中，所述自由光通信模块还包括：

支架，其支撑在所述基座上，位于所述电路板的上方，所述激光发射器和激光接收器固定在所述支架上。

在有的实施例中，所述基座为陶瓷基板，其侧壁上设置有若干个金属引脚，所述金属引脚与所述电路板通信连接。

在有的实施例中，所述自由光通信模块还包括：

外壳，其固定在所述基座上，与所述基座形成容纳腔，所述电路板、激光发射模块以及激光接收模块位于所述容纳腔中。

在有的实施例中，所述外壳的顶盖上开设有分别与所述激光发射模块和激光接收模块一一对应的光窗，所述光窗中分别设置有一滤光片。

在有的实施例中，所述外壳的侧壁上开设有分别与所述激光发射模块和激光接收模块一一对应的光窗，所述光窗中分别设置有一滤光片。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型的收发一体的自由光通信模块，激光发射模块向空间发射光信号，实现光信号的自由收发通信，无需设置复杂的光纤接入结构，有利于减小体积和减轻重量。激光发射模块和激光接收模块相邻近设置，且朝向一致，支持密集排布，可进一步节省空间。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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 是本实用新型提出的收发一体的自由光通信模块的一种实施例的结构示意图；

图2是图1中收发一体的自由光通信模块的系统原理图；

图3是图1中收发一体的自由光通信模块的光路图；

图4是本实用新型提出的收发一体的自由光通信模块的再一种实施例的结构示意图；

图5是图4的装配结构示意图；

图6是本实用新型提出的收发一体的自由光通信模块的又一种实施例的结构示意图；

图7是图6的装配结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

本实施例提出了一种收发一体的自由光通信模块，如图1所示，包括基座11、电路板12、激光发射模块13以及激光接收模块14，其中，电路板12设置在基座11上，激光发射模块13用于向空间发射激光信号，激光接收模块14用于接收从空间中射入的激光信号。激光发射模块13发射的光信号在空间中自由传播，最终被激光接收模块14接收，实现光信号在发射端和接收端之间的传输。本实施例的光学系统，由于激光发射模块13向空间发射光信号，实现光信号的自由收发通信，与采用光纤进行信号传输的光通信系统相比，无需设置复杂的光线接入结构，体积小、重量轻，支持密集排布。

本实施例的自由光通信模块同时设置有激光发射模块13和激光接收模块14，实现收发一体的双向双工通信，同时具有体积小、重量轻的优势。

如图2、图3所示，通信双方A、B的任一方的可通过其激光发射器131发射激光信号，激光信号经过发射透镜132后形成近似的平行光，在空间中传输后，经对方的接收透镜142汇聚，最终由对方的激光接收器141。

在有的实施例中，激光发射模块13和激光接收模块14相邻近设置，且朝向一致。通过该种设置方式，支持密集排布，非常节省空间。

在有的实施例中，如图3所示，激光发射模块13包括激光发射器131和发射透镜132，激光发射器131设置在电路板12上，激光发射器131在驱动电路的驱动下用于产生激光信号并向空间发射。

发射透镜132设置在激光发射器131的出光光路上，发射透镜132置在激光发射器131的发射光路上，激光发射器131发出的发散光，通过发射透镜132后形成准直光，在空气中平行传输后，到达激光接收模块14。

如图3所示，激光发射器131与发射透镜132的焦点位置相偏离，可以增加偏移容余，最大可达±2.5mm。

在有的实施例中，激光接收模块14包括激光接收器141和接收透镜142，激光接收器141置在电路板12上，用于接收从空间中射入的激光信号。

接收透镜142设置在激光接收器141的接收光路上，激光发射模块13发射的光信号在经过空间传播之后，到达激光接收模块14，并透过接收透镜142，由接收透镜142汇聚后继续传播，最终由激光接收器141接收。

激光接收器141与接收透镜142的焦点位置相偏离，可以增加偏移容余。

激光发射器131连接有驱动电路，驱动电路生成驱动信号用于驱动激光发射器131发射激光。

激光接收器141连接有外围电路，用于传输或者处理所接收的激光信号。

在有的实施例中，接收透镜142为非球面透镜，该方法可增加通讯光束的角度容余。

在有的实施例中，接收透镜142可采用但不限于镧系玻璃或重镧系玻璃等高折射率材料实现，同时制作成大数值孔径非球面透镜，可大幅度增加通讯光束的角度容余，最大可达±1.5°。

由于采用上述光学透镜，在保证角度、偏移容余的前提下，缩小了透镜的口径及焦距，使整个模块可以实现LCC等小型封装。

在有的实施例中，为了方便装配固定激光发射器131和激光接收器141，自由光通信模块还包括支架15，支架15支撑在基座11上，位于电路板12的上方，激光发射器131和激光接收器141固定在支架15上。

在有的实施例中，基座11为陶瓷基板，其侧壁上设置有若干个金属引脚111，金属引脚111与电路板12通信连接。

在有的实施例中，为了保护电路板12、激光发射模块13以及激光接收模块14等电子器件，如图4、图5所示，自由光通信模块还包括外壳16，外壳16固定在基座11上，与基座11形成容纳腔，电路板12、激光发射模块13以及激光接收模块14位于容纳腔中，放置长期使用空气中的灰尘在各电子器件上积聚导致影响其性能和寿命。

在有的实施例中，为了提高该自由光通信模块的耐高温性能，基座11采用陶瓷材质。

在有的实施例中，为了提高该自由光通信模块的散热性能，外壳16采用金属材质，激光发射模块13等产生的热量及时由外壳16散发掉，有利于延长电子器件的使用寿命。

为了提高该自由光通信模块的防潮性能，防止空气潮湿时水汽进入容纳腔中导致腐蚀内部的电子元器件，在有的实施例中，外壳16和基座11采用气密性封装的连接方式。具体而言，可采用但不限于密封胶密封、金属焊料焊接的连接方式。优选采用金属焊料进行密封焊接的方式，比胶粘工艺更耐温、防潮、防尘、可靠性更高。

支架15的上表面形成有若干个凸起部，该若干个凸起部围挡形成两个相邻近的装配卡口，该两个装配卡口分别与激光发射器131和激光接收器141一一对应，激光发射器131和激光接收器141分别固定在相对应的卡口中。

在有的实施例中，设置有六个凸起部，该六个凸起部排成两列，且两列的凸起部相镜像对称设置。如图1所示，该六个凸起部包括分别位于两端的端凸起部181和位于中间的中凸起部182，该六个凸起部每相邻的四个围成一个装配卡口，端凸起部181的内侧面为弧面，中凸起部182分别朝向两个装配卡口的两个侧面均为弧面。端凸起部的内侧面是指其朝向所对应的装配卡口的一侧表面。激光发射器131和激光接收器141被圈挡在相应的装配卡口中，弧面起到保护激光发射器131和激光接收器141的作用。

本自由光通信模块可以设置为如图4、图5所示的顶出光或者如图6、与7所示的侧出光。

为解决相邻通道串扰的问题，该自由光通信模块的收发两路可采用不同波长的光，且在激光发射模块13以及激光接收模块14的光路上分别设置对应波长的滤光片，过滤掉其他通道的光波。

如图4所示，外壳16包括顶盖161和一周的框边162，在顶盖161或者框边162上开设有光窗163，两个光窗163中分别设置有一滤光片，且该两个滤光片的过滤波长不同，仅允许其所对应的激光发射模块13的发射波长，或者所对应的激光接收模块14接收波长的激光通过。

当该光窗163设置在顶盖161上时，激光发射器131的出光方向和激光接收器141的收光方向朝向顶盖161，且分别与各自的滤光片相对准。

当该光窗163设置在框边162上时，激光发射器131的出光方向和激光接收器141的收光方向朝向框边162，且分别与各自的滤光片相对准。可以根据实际需要设置顶出光或者侧出光。

为了方便固定支架15，使得支架15固定在容纳腔中，防止其发生移动导致位于支架15上的激光发射器131和激光接收器141发生偏移，进而导致其光路发生偏移使得无法有效收发信号，在有的实施例中，自由光通信模块还包括导向限位机构，其用于对支架15进行导向限位，方便滑动装配的同时，能够起到对支架15限位的作用。

导向限位机构包括导向条和导向槽，其中，导向条可设置在框边162内壁上，且沿框边162的轴向设置，导向槽设置在支架15的侧壁上，导向条和导向槽相配合设置，起到导向和限位作用。还可以是导向条设置在支架15的侧壁上，导向槽设置在框边162内壁上，导向条和导向槽同样可以相配合设置。导向条和导向槽的具体设置方式可以根据实际情况布设。

在有的实施例中，如图4所示，为自由光通信模块顶出光设置的结构示意图，导向条171设置在框边162内壁上，导向槽（角度原因图中未示出）可开设在支架15的侧壁上，且平行于出光方向。

在有的实施例中，如图6所示，为自由光通信模块侧出光设置的结构示意图，导向条171设置在框边162内壁上，导向槽172可开设在支架15的侧壁上，且垂直于出光方向。

在有的实施例中，为了提高容纳腔的密封性能，发射透镜132和接收透镜142固定在相应的光窗中，且采用金属焊料焊接的固定方式，更加的耐温、防潮、防尘、可靠性更高。

当自由光通信模块为侧出光设置时，为了方便实现光路90度折转后的正常供电，在有的实施例中采用刚柔结合PCB板的结构设置，也即，电路板12为刚性的PCB板，激光发射模块13以及激光接收模块14的电路同样采用刚性的PCB板，电路板12方便和激光发射模块13以及激光接收模块14之间通过柔性电路板19连接，由于该柔性电路板能够弯折，可以实现光路90度折转后激光发射模块13以及激光接收模块14的正常供电。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种收发一体的自由光通信模块，其特征在于，包括：

基座；

电路板，其设置在所述基座上；

激光发射模块，其用于向空间发射激光信号；

激光接收模块，其用于接收从空间中射入的激光信号；

所述激光发射模块和激光接收模块相邻近设置，且朝向一致。

2.根据权利要求1所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，

所述激光发射模块包括：

激光发射器，其设置在所述电路板上，用于产生激光信号并向空间发射；

发射透镜，其设置在所述激光发射器的出光光路上；

所述激光发射器与所述发射透镜的焦点位置相偏离。

3.根据权利要求2所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，

所述激光接收模块包括：

激光接收器，其设置在所述电路板上，用于接收从空间中射入的激光信号；

接收透镜，其设置在所述激光接收器的接收光路上；

所述激光接收器与所述接收透镜的焦点位置相偏离。

4.根据权利要求3所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，所述接收透镜为非球面透镜。

5.根据权利要求3所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，所述接收透镜为镧系玻璃或重镧系玻璃。

6.根据权利要求3所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，所述自由光通信模块还包括：

支架，其支撑在所述基座上，位于所述电路板的上方，所述激光发射器和激光接收器固定在所述支架上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，所述基座为陶瓷基板，其侧壁上设置有若干个金属引脚，所述金属引脚与所述电路板通信连接。

8.根据权利要求3-6任一项所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，所述自由光通信模块还包括：

外壳，其固定在所述基座上，与所述基座形成容纳腔，所述电路板、激光发射模块以及激光接收模块位于所述容纳腔中。

9.根据权利要求8所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，所述外壳的顶盖上开设有分别与所述激光发射模块和激光接收模块一一对应的光窗，所述光窗中分别设置有一滤光片。

10.根据权利要求8所述的收发一体的自由光通信模块，其特征在于，所述外壳的侧壁上开设有分别与所述激光发射模块和激光接收模块一一对应的光窗，所述光窗中分别设置有一滤光片。