RU173132U1

RU173132U1 - Optoelectronic module

Info

Publication number: RU173132U1
Application number: RU2017102141U
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ФТИ-Оптроник"
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2017-08-14

Abstract

Полезная модель относится к квантовой электронике и может быть использована для передачи или приема цифровых данных в волоконно-оптических линиях связи ответственного назначения при жестких условиях эксплуатации, в измерительном оборудовании, в системах промышленной автоматики и т.д. Оптоэлектронный модуль включает металлический корпус, внутри которого располагается многослойная печатная плата из высокочастотного материала с диапазоном рабочих частот не более 25 ГГц либо резистивно-коммутационная плата на основе керамической подложки с установленными на ней SMD компонентами и интегральными микросхемами. Для присоединения к внешним волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) служит оптический узел, представляющий собой неразборное соединение оптической головки с оптическим волокном. Данная оптическая головка 4 интегрирована в конструкцию корпуса оптического модуля путем неразборного соединения, по окружности сопрягаемой поверхности. Дополнительной защитой от внешних воздействующих факторов является помещение оптоэлектронного элемента в отдельный корпус, снабженный первичной фокусирующей линзой. Технический результат - создание оптоэлектронного модуля, допускающего произвольную внутреннюю компоновку аппаратуры передачи данных при снижении массогабаритных характеристик оптоэлектронного модуля, и упрощение конструкции. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to quantum electronics and can be used to transmit or receive digital data in fiber-optic communication lines for critical purposes under harsh operating conditions, in measuring equipment, in industrial automation systems, etc. The optoelectronic module includes a metal case, inside of which there is a multilayer printed circuit board made of high-frequency material with a working frequency range of no more than 25 GHz or a resistive switching board based on a ceramic substrate with SMD components and integrated circuits installed on it. For connection to external fiber-optic communication lines (FOCL), an optical unit is used, which is a non-separable connection of the optical head with the optical fiber. This optical head 4 is integrated into the design of the housing of the optical module by a non-separable connection, around the circumference of the mating surface. An additional protection against external factors is the placement of the optoelectronic element in a separate housing equipped with a primary focusing lens. The technical result is the creation of an optoelectronic module that allows arbitrary internal layout of data transmission equipment while reducing the overall dimensions of the optoelectronic module, and simplifies the design. 15 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к квантовой электронике и может быть использована для передачи или приема цифровых данных в волоконно-оптических линиях связи ответственного назначения при жестких условиях эксплуатации, в измерительном оборудовании, в системах промышленной автоматики и т.д.The utility model relates to quantum electronics and can be used to transmit or receive digital data in fiber-optic communication lines for critical purposes under harsh operating conditions, in measuring equipment, in industrial automation systems, etc.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оптический модуль, включающий оптоэлектронный элемент, установленный по оси распространения излучения, линзу, помещенную на фокусном расстоянии перед рабочей площадкой оптоэлектронного элемента, и металлические контакты, отличающийся тем, что модуль снабжен металлическим герметичным корпусом, заполненным защитной средой, в котором размещена многослойная печатная плата, на которой установлены электронные компоненты, многослойная печатная плата соединена с оптоэлектронным элементом, размещенным в дополнительном металлическом герметичном корпусе, при этом оптоэлектронный элемент является составной частью оптической головки, интегрированной в корпус модуля, оптическая головка имеет на торце оптический разъем и снабжена керамическим центратором (RU, патент на полезную модель №155668, кл. G02B 6/42, 2014 г.).The closest in technical essence and the achieved result is an optical module including an optoelectronic element mounted along the radiation propagation axis, a lens placed at the focal length in front of the working platform of the optoelectronic element, and metal contacts, characterized in that the module is equipped with a metal sealed housing filled with a protective the environment in which the multilayer printed circuit board is mounted on which the electronic components are installed, the multilayer printed circuit board is connected to an optoelectronic element housed in an additional metal sealed housing, the optoelectronic element being an integral part of the optical head integrated into the module body, the optical head has an optical connector at the end and is equipped with a ceramic centralizer (RU, utility model patent No. 155668, class G02B 6 / 42, 2014).

Недостатками известного оптического модуля являются возникновение дополнительного оптического стыка, приводящее к увеличению уровня обратных отражений в оптической линии, необходимость располагать оптический модуль непосредственно на передней стенке аппаратуры и соответственно строить всю конфигурацию аппаратуры передачи данных. А также невозможность оперативного обслуживания оптического стыка в части защиты и удаления загрязнений, значительно ухудшающих его оптические параметры. Кроме этого, применение промежуточного оптического шнура резко увеличивает габариты изделия в составе аппаратуры (минимально на удвоенную длину оптического коннектора типа FC) и усложняет конструкцию, снижая ее надежность и стойкость к спецфакторам.The disadvantages of the known optical module are the appearance of an additional optical interface, which leads to an increase in the level of back reflections in the optical line, the need to place the optical module directly on the front wall of the equipment, and accordingly build the entire configuration of the data transmission equipment. As well as the impossibility of operational maintenance of the optical interface in terms of protection and removal of contaminants, significantly worsening its optical parameters. In addition, the use of an intermediate optical cord dramatically increases the dimensions of the product as part of the equipment (minimum by twice the length of an optical connector of type FC) and complicates the design, reducing its reliability and resistance to special factors.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее техническое решение, заключается в устранении указанных недостатков и создании оптоэлектронного модуля, допускающего произвольную внутреннюю компоновку аппаратуры передачи данных. При этом обеспечивается снижение массо-габаритных характеристик оптоэлектронного модуля, упрощение конструкции, улучшение оптических параметров и удобства пользования модулем, а также увеличивается механическая прочность конструкции и стойкость к ударно-вибрационным нагрузкам.The technical result, the achievement of which the present technical solution is aimed, is to eliminate these drawbacks and create an optoelectronic module that allows arbitrary internal layout of data transmission equipment. This ensures a reduction in the mass-dimensional characteristics of the optoelectronic module, simplification of the design, improvement of optical parameters and ease of use of the module, and also increases the mechanical strength of the structure and resistance to shock and vibration loads.

Указанный технический результат достигается тем, что в оптоэлектронном модуле, включающем оптоэлектронный элемент, установленный по оси распространения излучения, линзу, помещенную на фокусном расстоянии перед рабочей площадкой оптоэлектронного элемента, и металлические контакты, модуль снабжен металлическим корпусом, в котором размещена многослойная печатная плата, на которой установлены электронные компоненты, многослойная печатная плата соединена с оптоэлектронным элементом, размещенным в дополнительном металлическом корпусе, при этом оптоэлектронный элемент является составной частью оптической головки, интегрированной в корпус модуля, согласно полезной модели, оптическая головка имеет неразборное соединение с оптическим волокном, при этом печатная плата изготовлена из высокочастотного материала с диапазоном рабочих частот не более 25 ГГц, причем печатная плата включает электронные компоненты типоразмерного ряда не более 2512.The specified technical result is achieved by the fact that in the optoelectronic module including the optoelectronic element mounted along the radiation propagation axis, a lens placed at the focal length in front of the working platform of the optoelectronic element, and metal contacts, the module is equipped with a metal case in which a multilayer printed circuit board is placed, on which is equipped with electronic components, a multilayer printed circuit board is connected to an optoelectronic element located in an additional metal case, wherein the optoelectronic element is an integral part of the optical head integrated into the module housing, according to the utility model, the optical head has a non-separable connection to the optical fiber, while the printed circuit board is made of high-frequency material with a frequency range of not more than 25 GHz, and the printed circuit board includes electronic components of a standard size no more than 2512.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что печатная плата может быть изготовлена из высокочастотного материала класса ULTRALAM 2000.In addition, this technical result is achieved in that the printed circuit board can be made of high-frequency material of ULTRALAM 2000 class.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что печатная плата может быть изготовлена из высокочастотного материала класса RF4.In addition, the specified technical result is achieved in that the printed circuit board can be made of high-frequency material of class RF4.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что оптическое волокно может быть помещено в защитную оболочку.In addition, the specified technical result is achieved in that the optical fiber can be placed in a protective sheath.

А также тем, что неразборное соединение может быть выполнено пайкой или клеевым.And also the fact that the non-separable connection can be made by soldering or glue.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что металлический корпус может быть выполнен герметичным.In addition, the specified technical result is achieved in that the metal housing can be made airtight.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что дополнительный металлический корпус оптоэлектронного элемента может быть выполнен герметичным.In addition, the specified technical result is achieved in that the additional metal casing of the optoelectronic element can be sealed.

А также тем, что металлический корпус может быть заполнен защитной средой.And also the fact that the metal case can be filled with a protective environment.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве защитной среды используют контролируемую газовую среду.In addition, the specified technical result is achieved by the fact that a controlled gas environment is used as a protective medium.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве газовой среды используют осушенный чистый азот.In addition, the specified technical result is achieved by the fact that as a gaseous medium using dried pure nitrogen.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве газовой среды используют аргон.In addition, the specified technical result is achieved by the fact that argon is used as the gaseous medium.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве газовой среды используют смесь азота и аргона в произвольном соотношении. Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве газовой среды используют осушенный атмосферный воздух.In addition, the specified technical result is achieved in that a mixture of nitrogen and argon in an arbitrary ratio is used as the gaseous medium. In addition, the specified technical result is achieved in that as a gaseous medium using dried atmospheric air.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве газовой среды используют фреоны.In addition, the specified technical result is achieved by the fact that freons are used as the gaseous medium.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве защитной среды используется диэлектрический компаунд.In addition, the specified technical result is achieved by the fact that a dielectric compound is used as a protective medium.

Оптоэлектронный модуль имеет оптический узел сопряжения с предустановленным оптическим волокном, не чувствительным к микроизгибам - по международной классификации ITU-T G.652 либо G.657. Данное оптическое волокно может быть помещено в различные защитные оболочки - Buffer 0.9 мм, Simplex 2.0 мм, Simplex 3.0 мм, либо оболочку с металлической броней, имеющие различные сочетания прочности и гибкости в зависимости от требований эксплуатации.The optoelectronic module has an optical interface with a pre-installed optical fiber that is not sensitive to microbending - according to the international classification ITU-T G.652 or G.657. This optical fiber can be placed in various protective shells - Buffer 0.9 mm, Simplex 2.0 mm, Simplex 3.0 mm, or a shell with metal armor, which have various combinations of strength and flexibility depending on operating requirements.

Оптический кабель может быть оконцован любым оптическим коннектором или может быть соединен с внешними линиями связи путем сварки оптического волокна.The optical cable can be terminated with any optical connector or can be connected to external communication lines by welding optical fiber.

За счет применения микрокомпонентов для юстировки и крепления оптического кабеля могут быть значительно уменьшены размеры самого оптического модуля - не менее чем на 15%.Due to the use of micro-components for alignment and fastening of the optical cable, the dimensions of the optical module itself can be significantly reduced - by no less than 15%.

За счет уменьшения габаритов оптического модуля, улучшения оптических и электрических параметров и улучшения согласования с внешними линиями связи максимальная скорость передачи данных увеличена до 11 Гбит/с.By reducing the size of the optical module, improving the optical and electrical parameters and improving coordination with external communication lines, the maximum data transfer rate is increased to 11 Gbit / s.

За счет уменьшения габаритов модуля и массы узла стыковки с внешней оптической линией связи увеличивается механическая прочность конструкции и стойкость к ударно-вибрационным нагрузкам.By reducing the dimensions of the module and the mass of the docking station with the external optical communication line, the mechanical strength of the structure and resistance to shock-vibration loads are increased.

На фиг. 1 изображен общий вид оптического модуля;In FIG. 1 shows a general view of an optical module;

на фиг. 2 изображена передающая оптическая головка;in FIG. 2 shows a transmitting optical head;

на фиг. 3 изображена приемная оптическая головка;in FIG. 3 shows a receiving optical head;

на фиг. 4 изображено металлостеклянное основание.in FIG. 4 shows a glass-metal base.

Оптоэлектронный модуль включает металлический корпус 1, который может быть выполнен герметичным, выполненный из коррозионностойкого металла, например конструкционной нержавеющей стали 08X18Н9 ГОСТ 5632-72 или аналогичного материала толщиной от 0,1 до 10 мм. Герметизация достигается путем применения импульсной лазерной сварки в среде защитного газа для соединения всех деталей корпуса.The optoelectronic module includes a metal housing 1, which can be sealed, made of corrosion-resistant metal, for example, structural steel 08X18H9 GOST 5632-72 or similar material with a thickness of 0.1 to 10 mm. Sealing is achieved through the use of pulsed laser welding in a shielding gas medium to connect all parts of the housing.

Внутри корпуса 1 располагается многослойная печатная плата 2 (МПП - печатная плата, состоящая из чередующихся проводящих и непроводящих слоев, имеющих заданный рисунок каждого слоя, соединенных в соответствии с электрической схемой печатного узла) из высокочастотного материала типа ULTRALAM 2000, RF4 или аналогичных с диапазоном рабочих частот не более 25 ГГц, либо резистивно-коммутационная плата на основе керамической подложки с установленными на ней SMD компонентами и интегральными микросхемами 3.Inside the housing 1 there is a multilayer printed circuit board 2 (MPP - a printed circuit board consisting of alternating conductive and non-conductive layers having a given pattern of each layer, connected in accordance with the circuit diagram of the printing unit) of high-frequency material such as ULTRALAM 2000, RF4 or similar with a range of working frequencies of no more than 25 GHz, or a resistive switching board based on a ceramic substrate with SMD components and integrated circuits 3 installed on it.

Для присоединения к внешним волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) служит оптический узел, представляющий собой неразборное соединение оптической головки 4 с оптическим волокном 5, оснащенный любым совместимым со стандартными оптическими коннекторами соединителем с полировкой UPC или АРС, либо имеющий отрезок оптического волокна для соединения методом сварки. Данная оптическая головка 4 интегрирована в конструкцию корпуса 1 оптического модуля путем неразборного соединения, например, с помощью лазерной сварки, пайки или клеевого соединения, по окружности сопрягаемой поверхности 6.For connection to external fiber-optic communication lines (FOCL), an optical unit is used, which is an inseparable connection of the optical head 4 with the optical fiber 5, equipped with any connector compatible with standard optical connectors with UPC or APC polishing, or having a piece of optical fiber for connection by welding. This optical head 4 is integrated into the design of the housing 1 of the optical module by non-separable connection, for example, by laser welding, soldering or adhesive bonding, around the circumference of the mating surface 6.

Дополнительной защитой от внешних воздействующих факторов является помещение оптоэлектронного элемента 7 (источника лазерного излучения или фотодиода) в отдельный корпус 8, снабженный первичной фокусирующей линзой 9. Корпус 8 может быть выполнен герметичным.An additional protection against external factors is the placement of the optoelectronic element 7 (laser radiation source or photodiode) in a separate housing 8, equipped with a primary focusing lens 9. The housing 8 can be sealed.

Воспроизводимость параметров оптического стыка достигается тем, что в конструкции оптического узла, состоящего из несущего корпуса 10, методом лазерной сварки фиксируется корпус 8 оптоэлектронного элемента 7, источника лазерного излучения или фотодиода, на который установлена первичная фокусирующая линза 9, в фокусе которого располагается торец оптического волокна 5, имеющего угловую полировку или сферическую полировку. Фиксация оптического волокна 5 осуществляется с помощью специального припоя или клея внутри керамической ферулы 11, для защиты оптического волокна 5 используется защитная оболочка 12 диаметром 0,9 мм, 2,0 мм, 3,0 мм или другого диаметра, для фиксации которой используется втулка 13 или 18, которая может быть заполнена клеевым компаундом.The reproducibility of the parameters of the optical interface is achieved by the fact that in the design of the optical unit, consisting of a supporting body 10, the housing 8 of the optoelectronic element 7, a laser radiation source or a photodiode, on which the primary focusing lens 9 is installed, with the optical fiber end in focus, is fixed by laser welding 5 having angular polishing or spherical polishing. The fixation of the optical fiber 5 is carried out using a special solder or glue inside the ceramic ferrule 11, to protect the optical fiber 5, a protective sheath 12 is used with a diameter of 0.9 mm, 2.0 mm, 3.0 mm or another diameter, for fixing which a sleeve 13 is used or 18, which may be filled with an adhesive compound.

Применение металлостеклянного основания 19 с нормируемым волновым сопротивлением электрических выводов, изготовленного из сплава 29НК по ГОСТ 10994-74 или его аналога, с проволочными выводами 20, установленными в стеклянных изоляторах 21, позволяет достичь высокого согласования по частотным характеристикам с внешними линиями связи, от источников и к приемникам цифровых данных, а также его совместимость с другими электронными компонентами для поверхностного монтажа.The use of a metal-glass base 19 with a normalized wave impedance of electrical leads made of 29NK alloy according to GOST 10994-74 or its analogue, with wire leads 20 installed in glass insulators 21, allows to achieve high coordination in frequency characteristics with external communication lines, from sources and to digital receivers, as well as its compatibility with other electronic components for surface mounting.

Внутри корпуса 1 оптического модуля может помещаться под избыточным давлением до 4,5 атм. (441,3 кПа) контролируемая газовая среда - осушенный чистый азот или аргон, их смесь в произвольном соотношении, или осушенный атмосферный воздух, или фреон типа трифториодметан. Инвариантно применяется заливка диэлектрическим компаундом, что позволяет улучшить охлаждение внутренних электронных компонентов и увеличить стойкость к повышенному/пониженному атмосферному давлению, включая космический вакуум, а также предотвращает попадание вовнутрь влаги, кислорода и иных окислителей, исключает выделение вредных примесей при эксплуатации в составе гермомодулей радиоэлектронной аппаратуры.Inside the housing 1 of the optical module can be placed under pressure up to 4.5 atm. (441.3 kPa) controlled gas environment - dried pure nitrogen or argon, a mixture of them in an arbitrary ratio, or dried atmospheric air, or freon such as trifluoriodomethane. Dielectric compound pouring is invariantly applied, which allows to improve cooling of internal electronic components and increase resistance to high / low atmospheric pressure, including space vacuum, and also prevents moisture, oxygen and other oxidizing agents from getting inside, eliminates the emission of harmful impurities during operation as a part of hermetic modules of electronic equipment .

Оптоэлектронный модуль работает следующим образом.The optoelectronic module operates as follows.

При конвертации электронного сигнала в оптический первоначальный электронный сигнал через внешние электрические выводы 20 основания 19 корпуса 1 поступает в схему согласования с внешней линией связи (буферное устройство, входящее в состав микросхемы 3), затем в систему модуляции тока накачки (также входящую в состав микросхемы 3), лазерного диода или светодиода, входящего в состав оптоэлектронного элемента 7. Одновременно с этим напряжение питания поступает в источник опорного напряжения и из него в систему модуляции и другие компоненты системы, входящие в состав микросхемы 3. Для обеспечения стабильности выходной оптической мощности в модуле используется система обратной связи, реализованная в виде фотодиода обратной связи оптоэлектронного элемента 7, установленного непосредственно в корпусе 8, и модуля стабилизации тока накачки, входящего в состав микросхемы 3. Стабилизированный ток накачки через модулятор, входящий в состав микросхемы 3, поступает на лазерный диод или светодиод, являющиеся частью оптоэлектронного элемента 7, вызывая генерацию оптического излучения, оптическая мощность которого пропорциональна протекающему току. Таким образом, модулированному по амплитуде электрическому сигналу соответствует выходной оптический сигнал, модулированный по интенсивности (выходной оптической мощности). В качестве дополнительных систем в конструкции оптоэлектронного модуля могут устанавливаться элементы коммутации тока накачки и контроля работоспособности отдельных компонентов схемы. Для присоединения к внешней волоконно-оптической линии связи используется патчкорд, состоящий из отрезка оптического волокна 5, которое может быть помещено в защитную оболочку 12. Оптическое волокно 5 в точке стыковки с ВОЛС может быть оснащено любым оптическим соединителем или может быть зачищено для сварного соединения.When converting an electronic signal into an optical initial electronic signal through the external electrical terminals 20 of the base 19 of the housing 1, it enters the matching circuit with the external communication line (buffer device included in the microcircuit 3), then into the pump current modulation system (also included in the microcircuit 3 ), a laser diode or LED, which is part of the optoelectronic element 7. At the same time, the supply voltage enters the reference voltage source and from it into the modulation system and other components topics that are part of the microcircuit 3. To ensure the stability of the output optical power in the module, a feedback system is used, implemented as a feedback photodiode of the optoelectronic element 7 installed directly in the housing 8, and a pump current stabilization module, which is part of the microcircuit 3. Stabilized the pump current through the modulator, which is part of the chip 3, is fed to a laser diode or LED, which are part of the optoelectronic element 7, causing the generation of optical radiation, opt whose apparent power is proportional to the flowing current. Thus, an amplitude-modulated electrical signal corresponds to an output optical signal modulated in intensity (output optical power). As additional systems in the design of the optoelectronic module, switching elements of the pump current and the operability control of individual circuit components can be installed. To connect to an external fiber-optic communication line, a patch cord is used, consisting of a segment of optical fiber 5, which can be placed in a protective sheath 12. Optical fiber 5 at the point of connection with the fiber optic link can be equipped with any optical connector or can be stripped for welding.

Конструкция пигтелированного оптического узла передающего оптического модуля состоит из самого оптоэлектронного элемента 7, имеющего собственный корпус 8, помещенный в базовый корпус 10, к которому методом сварки устанавливается присоединительная втулка 17. Для юстировки торца оптического волокна используются котировочные втулки 15, 13, 16 и 14. Дополнительно втулки 13 и 14 являются фиксаторами оптического изолятора 11, в который вклеено оптическое волокно 5.The design of the pigmented optical assembly of the transmitting optical module consists of the optoelectronic element 7 itself, having its own housing 8, placed in the base housing 10, to which the connecting sleeve 17 is mounted by welding. To align the end of the optical fiber, quotation sleeves 15, 13, 16 and 14 are used. Additionally, the sleeves 13 and 14 are clamps of the optical insulator 11, into which the optical fiber 5 is glued.

При конвертации оптического сигнала в электрический исходный оптический сигнал с внешней волоконно-оптической линии связи через пачкорд, состоящий из отрезка оптического волокна 5, которое может быть помещено в защитную оболочку 12, и присоединяемый в точке стыковки с ВОЛС любым оптическим соединителем или сварным соединением, поступает в оптоэлектронный модуль 7, помещенный в корпус 8, в который интегрирована первичная фокусирующая оптика 9. Для юстировки с оптическим волокном используются внешний корпус 10 и керамическая ферула 11, в которой установлено оптическое волокно 5. Оптическое волокно может быть помещено в защитную оболочку 12, которая может фиксироваться клеевым компаундом внутри втулки 13. Торец ферулы 11 с вклеенным волокном, обращенный в сторону оптоэлектронного модуля 7, полируется по классу UPC или АРС. Для присоединения к корпусу 1 приемного оптического модуля на корпус фотодиодной головки устанавливается втулка 17, имеющая установочную плоскость 6 для лазерной сварки.When converting an optical signal into an electrical source optical signal from an external fiber-optic communication line through a patch cord, consisting of a piece of optical fiber 5, which can be placed in a protective sheath 12, and connected to the fiber optic splice point by any optical connector or welded joint, in the optoelectronic module 7, placed in the housing 8, in which the primary focusing optics 9 is integrated. For alignment with the optical fiber, an external housing 10 and a ceramic ferula 11, in which an optical fiber 5 is installed. The optical fiber can be placed in a protective sheath 12, which can be fixed with an adhesive compound inside the sleeve 13. The end of the ferrule 11 with glued fiber facing the optoelectronic module 7 is polished according to the UPC or APC class. To connect to the housing 1 of the receiving optical module, a sleeve 17 having a mounting plane 6 for laser welding is mounted on the housing of the photodiode head.

Оптическое излучение поступает на фотодиод, входящий в состав оптоэлектронного элемента 7 и включенный по схеме прямого смещения. Образующийся при воздействии оптического излучения на фотодиод фототок поступает сначала на трансимпедансный усилитель, далее на селективный фильтр, далее на усилитель-ограничитель и далее на согласователь уровня, входящие в состав микросхемы 3. С выхода согласователя уровня электронный сигнал поступает через внешние электрические выводы 20 основания 19 в линию связи с потребителем. Для электропитания всех систем и компонентов используется источник опорного напряжения. Работу системы фотодетектирования регулирует система автоматической регулировки усиления, получающая данные с трансимпедансного усилителя, одновременно эти данные поступают на детектор уровня и далее в компаратор. На выходе компаратора формируется сигнал соответствия фототока минимально заданному значению, пропорциональному входной оптической мощности, достаточной для достоверной конвертации оптического сигнала в электрический, все данные компоненты входят в состав микросхемы 3 и расположены на МПП 2. В качестве дополнительных систем в конструкции оптоэлектронного модуля могут устанавливаться элементы коммутации выходных электронных сигналов и контроля работоспособности отдельных компонентов схемы.Optical radiation enters the photodiode, which is part of the optoelectronic element 7 and is switched on according to the forward bias circuit. The photocurrent generated by the action of optical radiation on a photodiode first goes to a transimpedance amplifier, then to a selective filter, then to a limiter amplifier and then to a level matching device, which are part of microcircuit 3. From the output of the level matching device, the electronic signal is fed through external electrical terminals 20 of the base 19 in line with the consumer. A voltage source is used to power all systems and components. The operation of the photodetection system is regulated by an automatic gain control system that receives data from a transimpedance amplifier, at the same time these data are fed to a level detector and then to a comparator. The output signal of the comparator generates a signal corresponding to the photocurrent to the minimum specified value, proportional to the input optical power, sufficient for reliable conversion of the optical signal into electrical, all these components are part of microcircuit 3 and are located on MPP 2. Elements can be installed as additional systems in the design of the optoelectronic module switching output electronic signals and monitoring the health of individual components of the circuit.

Таким образом, предложенный оптоэлектронный модуль обладает высокой надежностью за счет обеспечения высокой стойкости к внешним электромагнитным полям, включая воздействие ионизирующего излучения и радиации открытого космического пространства, увеличенным сроком эксплуатации до 25 лет при сроке активного существования 15 лет, обеспечивает высокую степень универсальности подключения к любым типам волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) на основе стандартных оптических соединителей или сварки оптического волокна и отсутствия необходимости применения внешних систем и компонентов для подключения к стандартным источникам и приемникам цифровых данных.Thus, the proposed optoelectronic module is highly reliable due to the high resistance to external electromagnetic fields, including the effects of ionizing radiation and radiation in open space, an extended life of up to 25 years with an active life of 15 years, provides a high degree of universality of connection to any type fiber optic communication lines (FOCL) based on standard optical connectors or optical fiber welding and lack of necessary the ability to use external systems and components to connect to standard sources and receivers of digital data.

Высокая надежность предложенного оптоэлектронного модуля позволяет эксплуатировать изделие в температурном диапазоне от минус -60 до +85°С в сочетании с ударной нагрузкой до 1000g и широкополосной вибрацией до 2500 Гц при ускорении 10g, высоком уровне внешних электромагнитных полей, включая ионизирующее излучение и радиацию открытого космического пространства.The high reliability of the proposed optoelectronic module allows you to operate the product in the temperature range from minus -60 to + 85 ° C in combination with an impact load of up to 1000g and broadband vibration of up to 2500 Hz at 10g acceleration, a high level of external electromagnetic fields, including ionizing radiation and open cosmic radiation space.

Claims

1. An optoelectronic module, including an optoelectronic element mounted along the axis of radiation propagation, a lens placed at the focal length in front of the working platform of the optoelectronic element, and metal contacts, the module is equipped with a metal case in which a multilayer printed circuit board on which electronic components are mounted is laminated the printed circuit board is connected to the optoelectronic element housed in an additional metal housing, while the optoelectronic element is a composite part of the optical head integrated into the module housing, characterized in that the optical head has a non-separable connection to the optical fiber, while the printed circuit board is made of high-frequency material with an operating frequency range of not more than 25 GHz, and the printed circuit board includes electronic components of a standard size of not more than 2512 .

2. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the printed circuit board is made of high-frequency material of ULTRALAM 2000 class.

3. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the printed circuit board is made of high-frequency material of class RF4.

4. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the optical fiber is placed in a protective sheath.

5. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the non-separable connection is made by soldering.

6. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the non-separable connection is made by glue.

7. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the metal housing is sealed.

8. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the additional metal housing of the optoelectronic element is sealed.

9. The optoelectronic module according to claim 1, characterized in that the metal housing is filled with a protective medium.

10. The optoelectronic module according to claim 9, characterized in that a controlled gas medium is used as the protective medium.

11. The optoelectronic module according to claim 10, characterized in that dried pure nitrogen is used as the gaseous medium.

12. The optoelectronic module according to claim 10, characterized in that argon is used as the gaseous medium.

13. The optoelectronic module according to claim 10, characterized in that a mixture of nitrogen and argon in an arbitrary ratio is used as the gaseous medium.

14. The optoelectronic module according to claim 10, characterized in that dried air is used as the gaseous medium.

15. The optoelectronic module according to claim 10, characterized in that freons are used as a gaseous medium.

16. The optoelectronic module according to claim 9, characterized in that a dielectric compound is used as a protective medium.