1.本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种单光口无线光模块。


背景技术：

2.传统的光模块接入都是通过光纤作为介质进行模块间的互连，这会在系统上增加很多光纤，占用空间大，插拔麻烦且容易造成模块端面的损伤，并且模块在设计生产上必须要有光纤跳线接口，这也是增加模块成本的一个因素。
3.此外，采用光纤通信需要对光纤进行布线，并对包括光纤连接器在内的光纤链路进行维护，增加了光纤成本、维护成本。而且传统的光纤光模块不能于不方便光纤布线和维护的应用场景，如狭窄空间、水下等。
4.传统的无线通讯光模块是发射光模块、接收光模块分离形式，只能进行单向传输。或者传统的无线双工通讯光模块是双光窗，即发射光窗、接收光窗分离，产品体积大，重量大，不便于增加产品密度。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中传统的光模块通过光纤作为传输介质进行传输互连，这就会在系统上增加很多光纤，占用空间大，插拔麻烦且容易造成模块光纤端面的损伤，并且模块在设计生产上必须要有光跳线接口，同时增加光模块成本的技术问题，本发明提供一种单光口无线光模块，可以解决上述问题。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供了一种单光口无线光模块，包括：
8.外壳，其开设有透光孔和过线孔；
9.光收发组件，其设置在所述外壳中，用于通过空间接收或者发射光信号，所述光信号透过所述透光孔传递；
10.通信线缆，其一端穿过所述过线孔与所述光收发组件连接，另外一端连接有电接头。
11.进一步的，所述光收发组件通过支架固定在所述外壳中。
12.进一步的，所述光收发组件包括：
13.处理模块；
14.光探测器，其与所述处理模块连接，用于接收光信号，并转换为电信号发送至所述处理模块；
15.探测器tia芯片，其用于接收所述光探测器产生的电信号，并处理后通过所述通信线缆输出；
16.激光器，其与所述处理模块连接，用于产生光信号并发射；
17.激光器驱动芯片，其用于处理所述通信线缆传输过来的电信号，并根据处理后的电信号驱动所述激光器产生激光信号;
18.准直透镜，用于将发射的光信号的出射角度进行转换，并依次经过分光片、光窗射出；
19.分光片，用于将发射的光信号透射和将接收的光信号反射；
20.光窗，其与所述透光孔同轴设置，用于将发射的光信号透射出到外部空间和接收外部空间的光信号透射入；
21.汇聚透镜，其位于接收的光信号经所述分光片反射后的反射光路上，用于将接收的光信号汇聚至所述光探测器，所述光探测器位于所述汇聚透镜的离焦位置处，和/或，所述激光器位于所述准直透镜的焦点或离焦位置处。
22.进一步的，所述处理模块、探测器tia芯片以及激光器驱动芯片分别设置在pcb电路板上，所述光探测器和激光器分别通过柔性电路板与所述处理模块连接。
23.进一步的，所述光收发组件还包括滤光片，所述分光片封装在方形管体内，所述方形管体具有相对的两侧面，其中一侧面开设有准直透镜孔，用于装配所述准直透镜，另外一侧面上开有滤光片口，用于装配所述滤光片，所述滤光片口与所述透光孔同轴设置，所述分光片与水平面呈45
°
角倾斜设置在所述方形管体中，所述分光片的第一面朝向所述滤光片口，第二面朝向所述准直透镜。
24.进一步的，所述支架包括：
25.底座，其沿着所述外壳的长度方向设置，所述底座与所述外壳固定连接；
26.支腿，其具有多个，且分别连接在所述底座的相对的两侧，所述方形管体探入至相对的支腿之间，所述pcba电路板支撑在所述支腿上。
27.进一步的，所述支架还包括：
28.前侧板，所述前侧板上开设有光窗孔，所述光窗固定在所述光窗孔中。
29.进一步的，所述外壳包括前盖板和后盖板，所述透光孔开设在所述前盖板上，所述过线孔开设在所述后盖板上。
30.进一步的，所述pcba电路板上还设置有与所述处理模块连接的指示灯，所述外壳上与所述指示灯相对应的位置处开有指示灯窗口。
31.进一步的，所述激光器封装在圆柱管体中，所述圆柱管体与所述方形管体固定连接，所述激光器的发射面朝向所述准直透镜，所述激光器与所述准直透镜之间还设置有光隔离器。
32.本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明的单光口无线光模块，通过一个光学窗口，同时实现激光信号的发射与接收，实现自由空间双工通讯。光信号在空间中传播，无需设置光纤，可以解决占用空间大、插拔麻烦等一系列的技术问题，同时不需要额外增加光跳线接口，避免增加硬件成本，降低产品重量。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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。
34.图1为本实用新型提出的单光口无线光模块的一种实施例结构示意图；
35.图2是图1中实施例的光路原理图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
39.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.实施例一
41.本实施例一种单光口无线光模块，如图1所示，包括外壳11、光收发组件12以及通信线缆13，其中，外壳11上开设有透光孔111和过线孔（角度原因图中未示出），光收发组件12设置在外壳11中，用于通过空间接收或者发射光信号。具体地说，光收发组件可发射光信号，通过透光孔111射入至外壳11外部，并通过空间自由传播。或者，外壳11外部的光信号透过透光孔111发射至外壳11中，由光收发组件12接收并转换为电信号。
42.通信线缆13的一端穿过过线孔探入至外壳11内与光收发组件12连接，另外一端伸出至外壳11的外部，该端连接有电接头19，用于与上位机连接。
43.电接头19可采用type-c电接口实现，也可以是usb、rs-232等类型的电接口实现。
44.本实施例的单光口无线光模块，通过一个光学窗口，同时实现激光信号的发射与接收，实现自由空间双工通讯。光信号在空间中传播，无需设置光纤，可以解决占用空间大、插拔麻烦等一系列的技术问题，同时不需要额外增加光跳线接口，避免增加硬件成本，降低产品重量。
45.光收发组件焊接固定在pcba电路板上，通信线缆与pcba电路板连，进而与位于其上的处理模块连接。
46.光收发组件12通过支架14固定在外壳11中。
47.如图1所示，光收发组件12与支架14固定，支架14在外壳11内侧，且与外壳11固定。
48.作为一个优选的实施例，如图1、图2所示，光收发组件12包括处理模块（图中未示出）、光探测器121、探测器tia芯片、激光器122、激光器驱动芯片、准直透镜123，分光片124、
光窗125以及汇聚透镜126，光探测器121与处理模块连接，用于接收光信号，并转换为电信号发送至处理模块。
49.激光器122与处理模块连接，用于产生光信号并发射，准直透镜123用于将发射的光信号的出射角度进行转换，并依次经过分光片124、光窗125射出；分光片124于将发射的光信号透射和将接收的光信号反射。
50.探测器tia芯片用于接收光探测器121产生的电信号，并处理后通过所述通信线缆13输出。
51.激光器驱动芯片用于处理所述通信线缆传输过来的电信号，并根据处理后的电信号驱动所述激光器产生激光信号。
52.光窗125与透光孔111同轴设置，用于将发射的光信号透射出到外壳11的外部空间，以及接收外部空间的光信号透射入。
53.汇聚透镜126位于接收的光信号经分光片124反射后的反射光路上，用于将接收的光信号汇聚至光探测器121，光探测器121位于汇聚透镜的离焦位置处，和/或，激光器122位于准直透镜的焦点或离焦位置处。
54.当接收激光信号时，来自于外部的接收激光信号透过光窗，入射到分光片124上，分光片124将接收激光信号进行反射，反射光由汇聚透镜126进行汇聚、由光探测器121进行接收，其中，分光片124能够允许本光收发通信器件中的激光器122所发射激光通过，其他波长的光反射，实现了发射激光信号和接收激光信号收发同轴，对于通信双方而言，两者的激光器发射激光的波长不能相同，以实现两者同轴传递，典型的激光器波长可选择1270/1330nm、1310/1550nm等。
55.处理模块、探测器tia芯片以及激光器驱动芯片分别设置在pcb电路板16上，光探测器121和激光器122分别通过柔性电路板15与pcb电路板16连接，进而与pcb电路板16上的处理模块连接。
56.光收发组件12还包括滤光片127，分光片124封装在方形管体128内，方形管体128具有相对的两侧面，其中一侧面开设有准直透镜孔（图中未示出），用于装配准直透镜123，另外一侧面上开有滤光片口（图中未示出），用于装配滤光片127，滤光片口与透光孔111同轴设置，分光片124与水平面呈45
°
角倾斜设置在方形管体128中，分光片124的第一面朝向滤光片口，用于将接收激光信号反射，第二面朝向准直透镜123，用于将准直的发射激光信号透射。
57.滤光片127只可以允许接收或发射激光信号波长的光通过，其他波长的光过滤掉，可以降低干扰。
58.对于空间光通信而言，激光信号从发射端的激光器122产生、经准直透镜123准直后依次经分光片124、光窗125透射出，激光信号在空间中传输到达接收端，经接收端的光窗125透射到达接收端的分光片，接收端的分光片对该激光信号反射，再依次经接收端的汇聚透镜汇聚至接收端的光探测器上，出射和入射光束均为准直光或带有一定角度的发散光，本方案中光收发集成于一体，每一端的光通信器件都包括光发射组件和光接收组件，能够同时实现光信号的收发，且发射与接收光路同轴，有利于节约通信器件的占用体积，使用分光片方案为有效的收发同轴方案，通过同轴耦合工艺，可以实现发射与接收光路同轴，通过将汇聚透镜采取离焦的方式布设，增加了在光探测器上所形成的光斑面积，提高了对准容
差能力，减小对准的要求，且对于发射和接收光信号只需对准一个光轴，即可实现双向通信。
59.本方案采用将激光器122和/或光探测器121设置在透镜的焦点或离焦位置处，其中离焦是指偏离透镜的焦点位置，可以将激光器122相对于准直透镜123离焦，或者将光探测器121相对于汇聚透镜126离焦，离焦情况下，以光探测器离焦为例，对于0cm～100cm范围内的短距离双向空间光通信而言，光信号在空间传递能量损失较小，将光探测器向汇聚透镜方向离焦后，接收到的光功率衰减17db，但离焦后的光探测器位置处的光斑为400um左右，在整个光斑范围内，都可以有效接收发射信号，偏轴角为2
°
的情况下，接收光功率仍然优于-25dbm，可以零误码通信（常规50um的apd-rosa，4gbps速率的接收灵敏度可以达到-27dbm）。光探测器与汇聚透镜离焦尤其对于解决角度容差小的问题效果显著。
60.支架14包括底座141和支腿142，底座141沿着外壳11的长度方向设置，底座141与外壳11固定连接。底座141与外壳11可采用如图1中所示的螺钉17固定连接。
61.支腿142具有多个，且分别连接在底座141的相对的两侧，相对的支腿142之间形成间隙，方形管体128探入至相对的支腿142之间，由底座141支撑， pcba电路板16支撑在支腿142上。
62.为了方便支撑pcba电路板16，支腿142的内侧还形成有台阶143，pcba电路板16支撑在台阶143上。
63.支架14还包括前侧板144，前侧板144上开设有光窗孔145，光窗125固定在光窗孔145中。
64.外壳11包括前盖板113和后盖板114，透光孔111开设在前盖板113上，过线孔开设在后盖板114上。
65.pcba电路板16上还设置有与处理模块连接的指示灯18，外壳11上与指示灯18相对应的位置处开有指示灯窗口112，用于指示单光口无线光模块的通信状态。
66.激光器122封装在圆柱管体129中，圆柱管体129与方形管体128固定连接，激光器122的发射面朝向准直透镜123。
67.为了防止激光器122发射的激光被准直透镜123反射，对激光器造成影响，优选激光器122与准直透镜123之间还设置有光隔离器130。
68.光隔离器130设置在圆柱管体129内，圆柱管体129与准直透镜孔密封固定连接。本实施例中圆柱管体129与方形管体128分体式结构设计，首先将准直透镜123固定在准直透镜孔中，然后使用激光焊工艺将圆柱管体129焊接到方形管体128上，本方案中使用to封装的激光器ld-to作为光源，通过调节圆柱管体129的长度，可以改变发射光束的发散角，能够更有效的增加位置容差，且可以提高集成度，减小系统的体积。从功能上，本方案利用准直透镜、汇聚透镜、光窗以及分光片，实现了光学天线的功能，无需另外装配光学天线。
69.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
70.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。