專利名稱：自由空間光通信接收組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自由空間光通訊數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖杂煽臻g光通信接收組件，尤其涉及一種1550nm波段紅外傳輸通信設(shè)備的接收組件。
背景技術(shù)：
自由空間光通信(FSO)是指采用激光器生成的光束，通過空氣從一臺設(shè)備向另一 臺設(shè)備傳送寬帶數(shù)據(jù)、語音和視頻。這種技術(shù)可以視為通過光纖電纜實現(xiàn)的光學有線傳輸 的同等光學無線技術(shù)，它具有無需頻譜許可證，帶寬高，協(xié)議透明，安全保密性能強，快速 鏈路部署，全天候工作等特點。無線設(shè)備傳輸時的誤碼率是考察設(shè)備性能的重點，由于日、 月、季節(jié)周期性的天氣變化以及安裝的差異等都會導致光束周期性的抖動，從而導致聚焦 光信號在焦平面上偏離光電探測器，誤碼率的上升，雖然可以通過一些自動跟蹤，廣角接收 透鏡，自聚焦透鏡等處理辦法，但這些方法不是成本太高就是難于處理，因此一個合理的自 由空間光通信接收組件顯得尤為重要。而目前并沒有專門針對自由空間光通信的光接收組 件，常用的光纖通訊接收機都是將光電探測器和前置放大器搭載在TO-CAN封裝中來謀求 小型化，高速率化，低功耗。如將該種接收機用于自由空間光通信中根本無法滿足FSO對機 械機構(gòu)穩(wěn)定性，抗抖動等一系列的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目在于提供一種適合高精度安裝固定，抗大氣抖動功能強，能夠抵抗各 種外界環(huán)境影響的自由空間光通信的光接收組件。實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種自由空間光通信接收組件，包括外殼體、 金屬底座和帶有光電流鏡像輸出功能的IC芯片，外殼體的中部凸起，呈密封的盒狀，金屬 底座和IC芯片封裝在外殼體中部凸起部分內(nèi)，金屬底座的上表面固定有表面鍍金的氧化 鋁陶瓷薄片，氧化鋁陶瓷薄片的鍍金層上固定有直徑大于200um的InGaAs PIN,InGaAs PIN 的陰極與鍍金層焊接，鍍金層通過導線與IC芯片的偏置電壓輸出端連接。所述外殼體中部凸起部分的上表面為HWB930玻璃制成，用于過濾背景光的干擾， 同時也使自由空間光通信接收組件內(nèi)部溫度大大降底。此外，由于采用了大玻璃窗口使得 PIN的接收視場增大。外殼體其他部分為鋁合金材料制成。所述外殼體四周的四個邊角處均開有一個安裝孔，用于將整個組件牢固的固定在 后續(xù)光學調(diào)整機構(gòu)上。外殼體中部凸起部分的兩側(cè)邊處插入管腳，插入的部分與IC芯片連 接，在管腳插入外殼體中部的插入處可以通過環(huán)氧樹脂實現(xiàn)密封。所述外殼體邊長不超過18mm，寬不超過10mm，且外殼體中部凸起部分的邊長不超 過6mm，該尺寸節(jié)省空間，便于安裝和電路板優(yōu)化。所述金屬底座的高為2mm，使得整個焦平面沒有其他器件，這樣可有效防止焦點偏 移損壞其他器件，IC內(nèi)部集成的光電流鏡像功能使得安裝光學對準非常方便。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1.本自由空間光通信接收組件可以通過外殼體四個邊角上的固定安裝孔使整個組件牢固的固定在后續(xù)光學調(diào)整機構(gòu)上，克服了普通TO-CAN封裝僅靠管腳來定位容受溫 度形變等影響。同時因該殼體較大，給內(nèi)部裸片器件也起到了良好散熱作用。2.直徑大于200um的超大光敏面InGaAs PIN將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過IC內(nèi) 置的前置放大器由管腳對外輸出，且直徑大于200um的InGaAs PIN可抵御常見的天氣條件 下的大氣抖動。3.通過安裝在外殼體上表面的HWB930玻璃不僅可以濾掉900nm以下背景光，避免 其干擾，而且使組件內(nèi)部溫度大大降底，同時由于該大玻璃窗口使得PIN的接收視場增大。


圖1是本發(fā)明自由空間光通信接收組件的俯視圖。圖2是本發(fā)明自由空間光通信接收組件的主視圖。圖3是圖1中管腳與外殼體的連接示意圖。圖中，1.外殼體，2. IC芯片，3.氧化鋁陶瓷薄片，4. InGaAs PIN，5 8.安裝孔， 9 16.管腳，17.導線，18 28.導線，29.環(huán)氧樹脂30.金屬底座，31.外殼體中部凸起部 分的上表面，32 35.環(huán)氧樹脂。圖4是傳統(tǒng)直徑62. 5um的InGaAs PIN使用TO-CAN封裝對應(yīng)光功率監(jiān)測圖。圖5是使用本發(fā)明對應(yīng)光功率監(jiān)測圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，自由空間光通信接收組件包括外殼體1、高為2mm的金屬底座30和帶 有光電流鏡像輸出功能的IC芯片2。外殼體的中部凸起，呈密封的盒狀，如圖2所示。金屬 底座和IC芯片封裝在外殼體中部凸起部分內(nèi)，金屬底座的上表面固定有表面鍍金的氧化 鋁陶瓷薄片3，氧化鋁陶瓷薄片的鍍金層上固定有直徑大于200um的InGaAs PIN 4, InGaAs PIN的陰極與鍍金層焊接，鍍金層通過導線24與IC芯片的偏置電壓輸出端連接，PIN的陽 極經(jīng)導線25與IC芯片的信號輸入端連接。外殼體中部凸起部分的上表面31為為HWB930 玻璃制成，其四周連接處用環(huán)氧樹脂29密封固定，使HWB930玻璃與外殼體中部凸起部分形 成密封的盒狀。外殼體四周的四個邊角處均開有一個安裝孔5 8，用于將整個組件牢固的 固定在后續(xù)光學調(diào)整機構(gòu)上。外殼體中部凸起部分的兩側(cè)邊處插入管腳9 16，插入的部 分通過導線與IC芯片連接，在管腳插入外殼體中部的插入處可以通過環(huán)氧樹脂32 35實 現(xiàn)密封，且使管腳與外殼體絕緣，如圖3所示。該自由空間光通信接收組件的工作狀態(tài)為如圖1所示，當經(jīng)過光學天線匯聚的 的光信號從垂直的上方透過HWB930玻璃在PIN 4上面聚焦轉(zhuǎn)換為電信號，電信號從PIN 4 的陽極經(jīng)導線25輸入到IC芯片2的信號輸入端，經(jīng)其放大后，將差分電壓IV，輸出阻抗50 歐姆的差分信號經(jīng)過導線27，28向管腳14，15輸出，IC芯片2的灌電流型鏡像光電流由管 腳11經(jīng)導線22輸入。IC芯片2的+5V電源端經(jīng)導線17，20連接管腳16，19接入，IC芯片 2的電源地由管腳12，13經(jīng)導線23，26連接。導線18，19，21將外殼1與IC芯片2電源地 連接成等電位。
外殼體1的尺寸控制在18mm內(nèi)，即外殼體邊長不超過18mm，寬不超過10mm，且外殼體中部凸起部分的邊長不超過6mm。殼體內(nèi)外側(cè)底面拋光水平，降底工藝安裝誤差。殼 體內(nèi)不再附加任何平板電容器以及額外表面鍍金氧化鋁陶瓷轉(zhuǎn)接電極。對于通訊速率與 InGaAs PIN光敏面的關(guān)系，在STM-1，155M通訊時可使用直徑大于300um的器件。在目前光纖通訊光電轉(zhuǎn)換中，使用的一般都是直徑62. 5um的InGaAs PIN外加 TO-CAN封裝，使用該類型器件加轉(zhuǎn)換電路做光功率監(jiān)測24小時光功率變化如圖4所示。在 基本相同條件下，使用本發(fā)明自由空間光通信接收組件做光功率監(jiān)測，其光功率變化如圖5 所示。所述實驗在48小時內(nèi)的條件為天氣晴，風速8 13km/h，溫度3 12攝氏度，濕度 53 63%，數(shù)據(jù)是在發(fā)射端與光學天線不變的情況下傳輸2公里獲得的，24小時內(nèi)InGaAs PIN外加TO-CAN封裝的接收機-16dBm _28dBm的時間為12小時，-28dBm _33dBm的 時間為5小時，小于-33dBm的時間為7小時，而本發(fā)明自由空間光通信接收組件24小時 內(nèi)-16dBm -28dBm的時間為12小時，_28dBm _33dBm的時間為1. 5小時。本發(fā)明自由 空間光通信接收組件的接收光信號抖動范圍在12dB(圖5)而InGaAs PIN外加TO-CAN封 裝的接收機接收光信號的抖動范圍高到達20dB(圖4)。
權(quán)利要求
一種自由空間光通信接收組件，其特征在于包括外殼體、金屬底座和IC芯片，外殼體的中部凸起，呈密封的盒狀，金屬底座和IC芯片封裝在外殼體中部凸起部分內(nèi)，金屬底座的上表面固定有表面鍍金的氧化鋁陶瓷薄片，氧化鋁陶瓷薄片的鍍金層上固定InGaAs PIN，InGaAs PIN的陰極與鍍金層焊接，鍍金層通過導線與IC芯片的偏置電壓輸出端連接，PIN的陽極與IC芯片的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信接收組件，其特征在于外殼體中部凸起部 分的上表面為為HWB930玻璃制成，其他為鋁合金材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信接收組件，其特征在于外殼體四周的四個 邊角處均開有一個安裝孔，外殼體中部凸起部分的兩側(cè)邊處插入管腳，插入的部分與IC芯 片連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自由空間光通信接收組件，其特征在于管腳插入外殼體中 部的插入處通過環(huán)氧樹脂密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一權(quán)利要求所述的自由空間光通信接收組件，其特征在于 外殼體邊長不超過18mm，寬不超過10mm，且外殼體中部凸起部分的邊長不超過6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信接收組件，其特征在于=InGaAsPIN的直徑 大于200um。
7 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信接收組件，其特征在于金屬底座的高為2mm ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自由空間光通信接收組件，包括外殼體、金屬底座和IC芯片，外殼體的中部凸起，呈密封的盒狀，金屬底座和IC芯片封裝在外殼體中部凸起部分內(nèi)，金屬底座的上表面固定有表面鍍金的氧化鋁陶瓷薄片，氧化鋁陶瓷薄片的鍍金層上固定有直徑大于200um的InGaAs PIN，InGaAs PIN的陰極與鍍金層焊接，鍍金層通過導線與IC芯片的偏置電壓輸出端連接。本發(fā)明通過外殼體外的安裝孔使整個組件牢固的固定在后續(xù)光學調(diào)整機構(gòu)上提高機械穩(wěn)定性，通過凸起部分的上表面安裝HWB930玻璃過濾900nm以下的干擾背景光，超大光敏面的InGaAs PIN可抵御常見的天氣條件下的大氣抖動。
文檔編號H04B10/24GK101826914SQ20101017121
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者尹奔 申請人:上海波迪通訊設(shè)備有限公司