Способ соединения между электронными модулями для передачи оптических сигналов

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в расширении арсенала методов решения задачи миниатюризации в микроэлектронике. Для этого в способе, заключающемся в том, что корпуса электронных модулей соединяют непосредственно с использованием ключа, который предварительно изготавливают и устанавливают так, чтобы их соответствующие оптические окна, которые предварительно располагают заподлицо с внешними поверхностями, которые выполняют с заданными параметрами плоскостности и шероховатости, совпали с заданной точностью. 6 ил.

 

Изобретение относится к микроэлектронике - разделу электроники.

«В начале 21 века в электронике обострилась серьезная техническая проблема, которую называют "тиранией межсоединений".<…> Все плоды миниатюризации стали съедать межсоединения» ().

В данном изобретении предлагается один из путей решения или снижения остроты этой проблемы.

Технический результат изобретения - расширение арсенала способов решения задачи миниатюризации в микроэлектронике.

Рассмотрим такую часть межсоединений, как разъемы, причем разъемы оптические, и будем рассматривать связь между электронными модулями.

«Оптические разъемные соединители (ОРС) имеют такое же предназначение в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), что и электрические разъемы (ЭР) в электрических линиях связи. Разница лишь в том, что оптические разъемы обеспечивают непрерывность оптического, а не электрического потока. Первые ОР появились одновременно с оптическими кабелями (ОК), намного позднее, чем ЭР» (из elc.com/index.php?option=com content&view=article&id=120:opticheskie-razemy&catid=44:2011-03-01-13-53-39&Itemid=1).

«Оптический разъем состоит из оболочки, внутри которой расположен керамический наконечник (ферул) с прецизионным продольным концентрическим каналом. Наиболее распространенный внешний диаметр ферула - 2,5 мм, но в оптических разъемах с малым форм-фактором используются ферулы диаметром 1,25 мм.

Ферул соединяется с оптическим волокном: отрезок волокна без оболочки вставляется в канал наконечника и фиксируется, выступающий конец волокна скалывается параллельно с поверхностью торца ферула, сам торец ферула полируется. Далее ферул с волокном совмещается с корпусом разъема. После соединения волокна и ферула, качество сборки тестируется на наличие дефектов (например, на микроскопе и интерферометре). Для одномодового волокна точность выравнивания должна быть выше чем 0,1 мкм, угловое отклонение не более 5 град, а возвратные потери не менее 40 дБ» (из opt информация взята с сайта ).

«Назначение оптического разъема - обеспечить прохождение света из одного элемента ВОЛС в другой с самыми минимальными оптическими потерями на стыке, формируемом разъемом.

Сложность минимизации потерь на стыке связана в первую очередь с необходимостью центрирования поперечного сечения передающего и приемного ОВ в разъеме, которое должно быть выполнено с высокой точностью, так как диаметр ОВ мал - 50 и 62,5 мкм для многомодового (ММ) и 10 мкм для одномодового (ОМ) волокон. Это центрирование осуществляется с помощью наконечника - ферула.

Оптический разъем должен обеспечить минимальные вносимые потери (параметр стыка) как в нормальных климатических условиях, так и при воздействии различных внешних факторов. Кроме того, должна гарантироваться стабильность параметров стыка при многократном соединении-разъединении.

<…>

К основным характеристикам оптических коннекторов относятся: параметры передачи, долговременная стабильность и стойкость к воздействию внешних условий.

Главными параметрами передачи ОР являются вносимое затухание и обратное отражение. Эти параметры зависят, в основном, от таких факторов, как поперечное смещение осей и угла между ними, а также от френелевского отражения оптического сигнала на границе раздела двух оптических сред.

Оптическое затухание оказывает основное влияние на величину суммарных потерь в оптическом тракте. Величина оптического затухания главным образом зависит от поперечного отклонения сердцевин стыкуемых оптических волокон.

Еще одной важной оптической характеристикой является обратное отражение. Основной источник отраженного сигнала - граница раздела двух сред, к примеру, материал оптического волокна и воздуха. Эта составляющая потерь может достигать значительных величин. Кроме того, обратное отражение является непостоянным во времени. Под влиянием внешних воздействий оно может нарушить стабильность работы системы. Наиболее серьезные проблемы обратное отражение создает для узкополосных лазеров с высокой когерентностью излучения (которые, например, используются в DWDM-системах и в оборудовании для сетей кабельного телевидения).

<…>

Основные типы оптических коннекторов:

ST - одиночный коннектор. Небольшого размера с байонетным замком для фиксации (разъединение и соединение гайку требуется повернуть на четверть оборота - 90°). Этот тип разъема предпочтительно использовать там, где не требуется защита от вибрации, например в офисе. Рекомендуется к использованию в многомодовых соединениях. Технология монтажа этих коннекторов - клеевая или обжимная. Не рекомендованы для новых инсталляций.

FC - одиночный коннектор, имееющий металлический или пластмассовый корпус и фиксирующийся резьбовым соединением. Наиболее часто используется с одномодовыми волокнами и имеет уровень вносимых потерь порядка 0,4 дБ. Устойчив к ударам и вибрации. Рекомендован для одномодовых соединений в системах дальней радиосвязи и специализированных системах. Используемое в разъемах резьбовое соединение обеспечивает надежную защиту от случайного разъединения.

SC - самый популярный тип оптического коннектора, изготавленный из пластмассы, с прямоугольным поперечным сечением. Фиксация осуществляется за счет защелки с фиксатором по принципу "тяни-толкай", чем обеспечивается защита от случайных механических воздействий. Благодаря своей форме и принципу действия, эти разъемы могут устанавливаться в распределительные устройства с высокой плотностью монтажа. Преимуществами коннектора типа SC являются легкость и быстрота соединения благодаря отсутствию вращательных движений при его осуществлении. Также в отличие от одинарного (simplex) коннектора применяется двойной (duplex), в котором два коннектора SC объединены в один корпус. Технология установки - клеевая или обжимная. Вносимые потери оптического разъема SC составляют 0,4 дБ и ниже.

SMA - коннектор небольшого размера с фиксирующей гайкой, обеспечивающий жесткое соединение. Раньше использовался в устройствах связи передачи данных в измерительной аппаратуре. Кроме техники ЛВС и СКС разъем данного вида достаточно широко применяется в промышленных системах, медицинской и военной технике. За счет применения специальных конструктивных мероприятий степень защиты сращиваемых волокон может составлять уровень IP-65.

LC - Миниатюрные разъемы, имеющие размеры примерно в два раза меньшие, чем обычные варианты SC, FC, ST, диаметр наконечника составляет 1,25 мм, а не 2,5 мм. Это позволяет реализовать большую плотность при установке на коммутационной панели и плотную схему установки в стойку. Разъем фиксируется с помощью прижимного механизма, который исключает случайное разъединение.

D4 - этот тип оптических разъемов широко применяется для одномодового волокна. Он похож во многом на разъем FC, но имеет наконечник меньшего диаметра - 2,0 мм. Вносимые потери разъема D4 составляют около 0,4 дБ.

FDDI -Разъем спроектирован как двухканальный, использует два керамических наконечника и механизм боковых защелок. Прочный кожух защищает наконечники от случайных повреждений, а плавающий стык обеспечивает ему плотное сочленение без усилий. Уровень вносимых потерь составляет порядка 0,3 дБ для одномодового волокна и порядка 0,5 дБ для многомодового. FDDI - технология локальных сетей, используемая

для пакетной передачи данных со скоростью 100 Мбит/с в соответствии со стандартом ANSI.

Е-2000 и F-3000 разъемы. Для разъединения разъемов требуется специальный ключ, поэтому вероятность случайного разъединения разъема Е-2000 сводится к нулю. После разъединения коннектора, отверстие закрывают специальные шторки. Данные разъемы отличаются большим количество циклов соединений - до 2000.

Существует еще большое количество типов оптических разъемов -HDSC, FJ, Mini-MPO, SC-Compact, MU, SCDC, SCQC, Mini-MT, MT-RJ, Optoclip II, VF-45 и пр. Эти разъемы имеют узкое прикладное назначение и не получили широкого применения настоящее время» (из http://partner-elc.com/index.php?option=com content&view=article&id : =120:opticheskie-razemy&catid=44:2011-03-01-13-53-39&Itemid=l).

Корпуса в существующих оптических разъемах ограничивают возможности миниатюризации.

Предлагается избавиться от этих корпусов, перейдя на непосредственный контакт электронных модулей таким образом, что их оптические окна, расположенные заподлицо с внешними поверхностями, непосредственно соприкасаются.

Оптическое окно - конструктивный оптический элемент, предназначенный для входа/выхода оптического излучения в оптическую систему. Обычно оптическое окно представляет собой плоскопараллельную пластину (ГОСТ 1121-75 Пластины плоскопараллельные стеклянные. Наборы. Технические условия). Однако оно может быть и Г-образным.

Крепление оптического окна (защитного стекла) в предлагаемом способе осуществляется приклеиванием в корпус модуля, в котором подготовлено сквозное отверстие соответствующей формы и размера (http://ru-auto./pics/204188302350006/). Такой способ крепления позволяет расположить оптическое окно заподлицо с внешней поверхностью электронного модуля.

Требование к любому оптическому разъему - «обеспечить прохождение света из одного элемента ВОЛС в другой с самыми минимальными оптическими потерями на стыке, формируемом разъемом» (там же). Так как роль оптического разъема в данном случае выполняют сами электронные модули - с этой целью поверхности электронных модулей, которые должны соприкасаться, выполняют с заданными параметрами плоскостности (допусками по ГОСТ 24643-81) и шероховатости (см. ГОСТ 2789-73). Совпадение соответствующих окон с заданной точностью достигается и с помощью ключа.

«Применительно к разъемам, ключ означает наличие различных выступов или выемок, которые позволяют осуществлять единственно правильное соединение штыря и гнезда»

(http://\vww.hyperline.rii/catalog/jacks/). To же значение имеет слово «ключ» и здесь, если заменить «разъемы», «штырь» и «гнездо» на «корпуса электронных модулей». После замены получится: Применительно к

электронным модулям, ключ означает наличие различных выступов или выемок, которые позволяют осуществлять единственно правильное соединение электронных модулей. Эти выступы и выемки с использованием хорошо известных технологий, например, штамповки и отливки, могут быть изготовлены в нужном количестве и любого размера и размещены в разных местах электронных модулей, обеспечивая их однозначную стыковку. Образовавшаяся после такой стыковки группа электронных модулей закрепляется и включается в состав соответствующей аппаратуры, также как и один электронный модуль. Ввиду крайней простоты этого процесса он на фигурах не показан.

На фиг. 1-3 показаны примеры различных видов электронных окон и их расположения (фиг. 1 - оптические окна прямоугольной 2 и квадратной 3 формы на боковой поверхности корпуса электронного модуля 1; фиг. 2 - два ряда круглых оптических окон 4 на боковой поверхности корпуса электронного модуля 1; фиг. 3 - оптические окна 5 одновременно на верхней и боковой поверхностях корпуса электронного модуля 1).

Фиг. 4-6 иллюстрируют примеры способов доставки оптического информационного сигнала до оптического окна (оптических окон) внутри электронного модуля.

На фиг. 4 изображена структура высокоплотного электронного модуля, не имеющего воздушные полости. Здесь 1 - корпус электронного модуля, 6 -оптическое окно, 7- подложка, 8 - интегрированный оптический волновод, 9 - диэлектрический наполнитель, 10 - защитный слой полимера. "Дорожку" из полимера - интегрированный (в одном из слоев печатной платы) оптический волновод 8 (например, SU-8) - соединяют непосредственно с оптическим элементом - оптическим окном 6.

На фиг. 5 изображена структура электроного модуля, в составе оптической системы информационного канала которого имеется согласующий оптический элемент - микролинза 12, задачей которого является согласование апертуры пучка лучей на выходе интегрированного оптического волновода 8 и размера оптического окна 6. Здесь также показаны корпус электронного модуля 1, подложка 7 и крепежный слой полимера 11.

На фиг. 6 показана схема, в которой в качестве оптических каналов используются стандартные оптические волноводы 13, которые передают сигнал (сигналы) в оптические окна 6. Соединение волновода может быть как путем оптической сварки, так и посредством оптического полимера с соответствующим показателем преломления. Этим же способом сигналы внутри электронного модуля могут передать из оптического окна 6.

Ясно, что переход от известных оптических разъемов к безразъемному (в обычном смысле) соединению электронных модулей является шагом в направлении дальнейшей миниатюризации электронной аппаратуры.

Способ соединения между электронными модулями для передачи оптических сигналов, заключающийся в том, что корпуса электронных модулей соединяют непосредственно с использованием ключа так, чтобы их соответствующие оптические окна, которые предварительно располагают заподлицо с внешними поверхностями, которые выполняют с заданными параметрами плоскостности и шероховатости, совпали с заданной точностью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат - получение направленного потока волн, энергия которых в свободном пространстве не будет ослабляться (зависеть) обратно пропорционально квадрату пройденного пути и будет самофокусироваться.

Изобретение относится технике связи и может использоваться для управления динамическим изменением размеров в сетях транспортировки данных без прерывания передачи.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических системах связи. Технический результат состоит в обеспечении внедрения данных в излучаемый свет и повышении эффективности передачи данных.

Изобретение относится к технике электрической связи и может использоваться в системах двусторонней оптической связи. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства двусторонней оптической связи в подводных условиях.

Изобретение относится к устройствам контроля потерь в волоконно-оптических линиях и может быть использовано в качестве универсального технического средства защиты информации ограниченного доступа, передаваемой по неконтролируемой территории.

Изобретение относится к измерительной технике для передачи аналоговых электрических сигналов с использованием светового канала. Технический результат состоит в расширении динамического диапазона, отношения сигнал/шум волоконно-оптического канала в условиях сильных электромагнитных помех.

Изобретение относится к защищенным волоконно-оптическим системам передачи и может быть использовано в качестве дуплексного волоконно-оптического канала передачи информации ограниченного доступа по неконтролируемой территории.

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может использоваться в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) для организации нескольких независимых каналов связи.

Изобретения относятся к автомобильной технике. Устройство для управления транспортным средством содержит рулевое колесо, оптический излучатель и оптически сопряженные с ним приемники излучения, подключенные к специализированному вычислителю.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических системах связи. Технический результат состоит в обеспечении регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии.

Изобретение относится к средствам построения цифровых систем. Технический результат заключается в повышении скорости обработки информации с уменьшением числа электронно-оптических преобразований в системе и вносимых ими искажений. В способе передают метку в адресной части оптического блока, используют канал синхронизации с выделенной длиной волны λN+1 и передают синхроимпульсы, общие для всех оптических каналов передачи и формирующие кадры. Блоки состоят из адреса и поля данных (пакета данных), в поле адреса находится метка, представляющая собой признак коммутатора, которому адресовано сообщение. До и после метки находятся защитные интервалы t1и t2. В конце кадра может находиться защитный интервал t3. Каждому коммутатору соответствует индивидуальная битовая последовательность, а при отсутствии блока данных в адресе записывается последовательность бит «Метка пустого блока», формируя так называемый «пустой блок». 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство относится к средствам построения цифровых сетей. Технический результат заключается в уменьшении числа электронно-оптических преобразований в системе, что уменьшает вносимые ими искажения. Сеть состоит из N последовательно соединенных узлов коммутации маршрутизации, которые могут замыкаться в кольцо, с разделением маршрутизации, которая производится в электронном виде в маршрутизаторах, и коммутации, которая производится в оптическом виде в фотонных коммутаторах. Применение данной волоконно-оптической сети позволит строить телекоммуникационные сети кольцевой и линейной топологии с оптической пакетной коммутацией, использующие существующую структуру сетей SDH путем замены терминальных мультиплексоров на узел коммутации и маршрутизации. 4 ил.

Группа изобретений относится к области лазерной локации, лазерной связи, а также к системам доставки лазерного излучения на движущийся объект. Технический результат состоит в повышении точности наведения и доставки лазерного излучения на движущийся объект. Для этого на движущийся объект посылают импульсы лазерного излучения с длиной волны λ на объект с формированием на нем теплового пятна, принимают излучение теплового пятна в спектральных интервалах ИК-диапазона, содержащих длину волны λ, ширину спектральных интервалов суживают в процессе приема излучения теплового пятна так, что спектральные границы интервалов сближаются с λ, а усредненное значение яркости изображения теплового пятна сохраняется примерно неизменным в процессе приема излучения, при этом лазерное излучение, отраженное от объекта, в процессе приема излучения теплового пятна селективно ослабляют, корректируют посылку импульсов лазерного излучения в направлении наиболее яркой точки теплового пятна, направление определяют по координатам точки максимальной яркости в изображении теплового пятна, которое получают после доставки на объект каждого импульса лазерного излучения. Устройство, реализующее способ, включает в себя источник лазерного излучения, связанный с блоком управления направлением пучка лазерного излучения, оптически сопряженные двухкоординатную оптическую систему наведения, телескоп, светоделитель, реотражатель, селективный ослабитель интенсивности лазерного излучения, сменный светофильтр из набора пропускающих светофильтров, входящего в блок светофильтров, объектив, матричный фотоприемник, чувствительный в ИК-диапазоне спектра, включающем длину волны лазерного излучения, связанный с блоком обработки изображения, связанным, в свою очередь, с измерителем амплитуды сигнала и центральным блоком управления, при этом блок светофильтров связан с измерителем амплитуды сигнала и выполнен с возможностью замены сменного светофильтра из набора светофильтров по командам от измерителя амплитуды сигнала, центральный блок управления связан с приводами и датчиками двухкоординатной оптической системы наведения, приводом телескопа, также с источником лазерного излучения, выполнен с возможностью заданий режимов их работы и имеет входы и выходы для связи с внешними устройствами. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться в системах фазовой синхронизации по ВОЛС. Техническим результатом является повышение фазовой стабильности, точности и надежности передачи по ВОЛС высокочастотного аналогового сигнала. Для этого устройство содержит генератор опорных сигналов, генераторы сигналов, объединитель сигналов, оптический передатчик, оптическое волокно, оптический приемник, радиочастотные делители, фильтр верхних частот, управляемый фазовращатель, фильтры, преобразователь частоты, фазовый детектор и масштабирующий усилитель. В устройство введены четвертый генератор сигнала, радиочастотный делитель, подстроечный фазовращатель и управляемый аттенюатор, а гетеродин и один из фильтров и преобразователей исключены, генераторы синхронизированы с генератором опорных сигналов. 1 ил.

Группа изобретений относится к технике связи и может использоваться для передачи речевого сообщения на расстояние. Технический результат состоит в повышении помехозащищенности и скрытности передачи речевого сообщения. Для этого способ включает в себя генерацию несущих электромагнитных колебаний, модуляцию колебаний электрическим сигналом, содержащим передаваемую информацию, распространение колебаний на расстояние, прием и преобразование колебаний в исходный электрический сигнал, частота электромагнитных колебаний находится в диапазоне длин волн рентгеновского излучения, а устройство состоит из передатчика и приемника, передатчик содержит аналого-цифровой преобразователь, соединенный с модулятором света, и рентгеновскую трубку, в вакуумном баллоне которой предусмотрено входное - оптически прозрачное и выходное - рентгенопрозрачное окна, а также расположены фотокатод, один или несколько динодов и анод с мишенью, причем модулятор оптически связан через входное окно с фотокатодом анод соединен с источником высокого напряжения, а выходное окно предназначено для передачи импульсов рентгеновского излучения на вход приемника, содержащего последовательно соединенные детектор рентгеновского излучения, усилитель и цифро-аналоговый преобразователь электрического сигнала, выход которого является выходом приемника. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической транспортной сети. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи. Для этого предложен способ обработки кросс-коммутационной нагрузки для оборудования оптической транспортной сети (OTN), которое включает сервисный блок и блок кросс-коммутации, причем упомянутый сервисный блок включает первый сервисный подблок и второй сервисный подблок. Способ включает разбиение, первым сервисным подблоком, данных Т1, отображенных на Т временных интервалов в N/2 шинах младших разрядов данных объединительной платы первого сервисного подблока, на две части; разбиение, вторым сервисным подблоком, данных Т2, отображенных на Т временных интервалов в N/2 шинах младших разрядов данных объединительной платы второго сервисного подблока, на две части; обмен данными и их рекомбинирование, осуществляемые упомянутым первым сервисным подблоком и упомянутым вторым сервисным подблоком, и передачу рекомбинированных данных в блок кросс-коммутации. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи. Техническим результатом является повышение быстродействия. Устройство содержит: первый (1) и второй (2) токовые входы устройства, токовый выход (3) устройства, первый (4) и второй (5) выходные транзисторы с объединенными базами, третий (6) и четвертый (7) выходные транзисторы другого типа проводимости с объединенными базами, первый (8) источник опорного тока, первое (9) токовое зеркало, согласованное с первой (10) шиной источника питания, второе (11) токовое зеркало, согласованное со второй (12) шиной источника питания, дополнительное токовое зеркало (13), согласованное со второй (12) шиной источника питания, первый (14) источник вспомогательного напряжения, второй (15) источник вспомогательного напряжения. 5 ил.

Изобретение относится к области оптоэлектронной техники и касается оптоэлектронного передатчика. Оптоэлектронный передатчик состоит из источника питания, лазера, повернутого полупрозрачного отражательного зеркала, корректирующей линзы, электрического модулятора, малогабаритного фотоприемника и автоматического коммутатора. Оптический выход лазера связан через повернутое полупрозрачное отражательное зеркало с оптическим входом корректирующей линзы. Оптический выход корректирующей линзы связан с оптическим входом малогабаритного фотоприемника, имеющего выход, соединенный через электрический модулятор с первым входом автоматического коммутатора. Автоматический коммутатор имеет второй вход и выход, соответственно соединенные с выходом источника питания и со входом лазера. Технический результат заключается в уменьшении габаритов и энергопотребления устройства. 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости. Для этого ввод в действие источника кодированного света в осветительной системе осуществляется посредством использования устройства дистанционного управления. Когда идентификация источника света успешна, этому источнику света отправляется управляющее сообщение, по меньшей мере, частично отключить его испускание света. Таким образом, гасится световой вклад идентифицированного источника света. Тем самым сокращается вероятность конфликта кодированного света от уже идентифицированного источника света с идентификаторами, содержащимися в кодированном свете, испущенном другими источниками света. Когда больше нет детектируемого кодированного света, чувствительность устройства дистанционного управления может быть повышена до тех пор, пока кодированный свет снова будет детектируемым. Дополнительные источники света могут тогда быть идентифицированы и введены в действие. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических линиях связи. Технический результат состоит в обеспечении надежного выделения полосы пропускания, приемлемой задержки передачи и надлежащего использования полосы пропускания восходящей линии связи. Для этого способ используют для OLT, чтобы выделять полосу пропускания устройству оптической сети (ONU), причем способ содержит этапы, на которых: оценивают входной трафик ONU в соответствии с информацией от ONU (S302); устанавливают сигнал изменения входного трафика (S304), который используется для указания изменения входного трафика двух смежных циклов динамического выделения полосы пропускания (DBA) ONU и выделяют полосу пропускания ONU в соответствии с входным трафиком ONU и сигналом изменения входного трафика (S306). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11ил.
Наверх