CN115327713A - 一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤通信技术领域，具体为一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，包括温度补偿组件、MCU芯片、CDR芯片一、Driver芯片、LD芯片、MUX器件、CDR芯片二、TIA芯片、PD芯片和AWG，所述温度补偿组件用于在低温时对AWG进行加热，所述CDR芯片一用于时钟数据恢复。本发明的工业级光模块特点在于接收端的温度补偿组件可以随着光模块工作过程中温度的降低可以快速进行反馈并制热，从而使模块的温度处于一个固定范围内，同时器件构造简单，使得生产成本更低，没有复杂的电路和控制系统，使得布板更为简洁，节省了大量的布板空间，组装工艺简洁，方便后期返修，因其构造简单、成本低，其结构外形更容易修改，从而可适用于多种不同型号的光模块。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，具体为一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块。
背景技术
工业级光模块是应用在相对较恶劣的环境中，工作温差很大，其最基本的工作条件必需满足零下40度和零上85度的温度要求，比如野外偏远山区、隧道等；但光模块中有些器件只有在稳定的温度下，才能体现出最优性能，如接收端器件AWG分光组件，由于其硅基材料的物理属性限制，在温差较大的情况下会使得AWG的带宽发生偏移，从而使通过的光功率降低，导致模块的灵敏度减小降低模块的工作效率甚至使得模块无法正常工作；目前行业内工业级光模块厂家为解决温差大的情况多采用TEC进行控温，TEC(Thermo ElectricCooler)是半导体制冷器(也称热电制冷器)的简称，它是一种固态制冷技术，原理是热电材料的帕尔贴效应：当两种不同导体构成回路时，若给回路一个直流电，则回路中的一个节点放热，另一个节点制冷；电流方向反向，则热流方向也反向，TEC既可以制冷又可以制热，实现优于0.1℃的温度控制稳定性。
现有技术中，如中国专利号为：CN213637759U的“基于发热元件控温的工业级光模”，包括电路板，电路板上镶嵌安装有MCU、电源芯片、激光器芯片和光发射器件，MCU与电源芯片相连，电源芯片与激光器芯片相连，激光器芯片和光发射器件相连，激光器芯片上设置有发热元件，发热元件给激光器芯片加热，电源芯片与发热元件相连；有益效果是：使得光发射器件具备加温的功能，可以在设定温度之下去提升激光器芯片的本体温度；从而满足光发射器件在低温-40℃条件下中心波长特性的要求。
但是用在光模块这一级别的TEC由于其尺寸微小，所以成本昂贵容易损坏，而且不适用于AWG这一相对较大的器件上，而且在模块上使用TEC控温后，还要在电路板上配备专用的TEC控制芯片、元件、线路，这不仅增加了厂家的生产成本，还占据了大量的空间，增加了布板的难度，同时加大了模块的功耗。
鉴于此，本申请拟提出一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，包括温度补偿组件、MCU芯片、CDR芯片一、Driver芯片、LD芯片、MUX器件、CDR芯片二、TIA芯片、PD芯片和AWG，所述温度补偿组件与AWG接触式热传导连接，所述温度补偿组件包括高导热组件和加热组件；
所述温度补偿组件用于在低温时对AWG进行加热；
所述CDR芯片一用于时钟数据恢复；
所述Driver芯片用于驱动LD芯片；
所述LD芯片用于将电信号准换为光信号；
所述MUX器件用于将光信号耦合进光纤；
所述AWG用于将光信号耦合到PD芯片；
所述PD芯片用于将光信号准换为电信号；
所述TIA芯片用于放大电信号；
所述CDR芯片二用于时钟数据恢复。
进一步的，所述高导热组件的顶部粘接有加热组件，所述加热组件的顶部与温度反馈组件的底部粘接。
进一步的，所述高导热组件的底部设置有低导热组件，所述MCU芯片与温度补偿组件PCB走线电信号连接。
进一步的，所述CDR芯片一与Driver芯片PCB走线电信号连接，所述Driver芯片与LD芯片金线打线连接，所述LD芯片与MUX器件光路耦合连接。
进一步的，所述CDR芯片一和Driver芯片均与MCU芯片PCB走线电信号连接。
进一步的，所述CDR芯片二和TIA芯片均与MCU芯片PCB走线电信号连接，所述AWG与PD芯片光路耦合连接。
进一步的，所述PD芯片与TIA芯片金线打线连接，所述TIA芯片与CDR芯片二PCB走线电信号连接。
本发明的有益效果：
该接收端带有温度补偿功能的工业级光模块的特点在于接收端的温度补偿组件可以随着光模块工作过程中温度的降低可以快速进行反馈并制热，从而使模块的温度处于一个固定范围内，同时器件构造简单，使得生产成本更低，没有复杂的电路和控制系统，使得布板更为简洁，节省了大量的布板空间，组装工艺简洁，方便后期返修，因其构造简单、成本低，其结构外形更容易修改，从而可适用于多种不同型号的光模块。
附图说明
图1为本发明一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块的系统原理图；
图2为本发明一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块的温度补偿组件的正视图；
图3为本发明一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块的图2中B-B的俯视图。
图中：1、温度补偿组件；2、MCU芯片；3、CDR芯片一；4、Driver芯片；5、LD芯片；6、MUX器件；7、CDR芯片二；8、TIA芯片；9、PD芯片；10、AWG；11、高导热组件；12、加热组件；13、温度反馈组件；14、低导热组件。
具体实施方式
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。
请参阅图1-3，本设计提出一种实施方式，一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，包括温度补偿组件1、MCU芯片2、CDR芯片一3、Driver芯片4、LD芯片5、MUX器件6、CDR芯片二7、TIA芯片8、PD芯片9和AWG10，温度补偿组件1与AWG10接触式热传导连接，温度补偿组件1包括高导热组件11和加热组件12，温度补偿组件1用于在低温时对AWG10进行加热，CDR芯片一3用于时钟数据恢复，Driver芯片4用于驱动LD芯片5，LD芯片5用于将电信号准换为光信号，MUX器件6用于将光信号耦合进光纤，AWG10用于将光信号耦合到PD芯片9，PD芯片9用于将光信号准换为电信号，TIA芯片8用于放大电信号，CDR芯片二7用于时钟数据恢复。
高导热组件11的顶部粘接有加热组件12，加热组件12的顶部与温度反馈组件13的底部粘接。
高导热组件11的底部设置有低导热组件14，MCU芯片2与温度补偿组件1PCB走线电信号连接。
CDR芯片一3与Driver芯片4PCB走线电信号连接，Driver芯片4与LD芯片5金线打线连接，LD芯片5与MUX器件6光路耦合连接。
CDR芯片一3和Driver芯片4均与MCU芯片2PCB走线电信号连接。
CDR芯片二7和TIA芯片8均与MCU芯片2PCB走线电信号连接，AWG10与PD芯片9光路耦合连接。
PD芯片9与TIA芯片8金线打线连接，TIA芯片8与CDR芯片二7PCB走线电信号连接。
本发明中，输入光模块的电信号，依次通过CDR芯片一3、Driver芯片4和LD芯片5转换为光信号，其中CDR芯片一3对信号进行处理恢复后，(时钟数据恢复)，Driver芯片4再对信号进行模拟处理(驱动LD芯片5)，LD芯片5用于将电信号转换为光信号，最后MUX器件6将光信号耦合进光纤；当输入光模块的光信号时，通过AWG10分成四路光信号即耦合到PD芯片9，依次通过PD芯片9、TIA芯片8、CDR芯片二7转换为电信号，其中PD芯片9用于将光信号准换为电信号，TIA芯片8进行模拟处理而放大电信号，CDR芯片二7用于恢复处理还原为四路电信号输出；
温度补偿组件1由高导热组件11、加热组件12和温度反馈组件13构成，温度补偿组件1用于在低温时对AWG10进行加热，通过加热组件12给AWG10进行加热，通过温度反馈组件13进行温度调节控制；其中高导热组件11为表层组件，AWG10粘接此表面上，其材料特性为导热性能高、形变量低，通过此组件将热量传递到AWG10组件上；加热组件12为制热组件，粘接在高导热组件11与温度反馈组件13之间，其材料特性为制热性能高、形变量低；温度反馈组件13粘接在加热组件12表面，其材料特性为随温度的变化其阻值也同步变化，同时改变通过加热组件12的电流大小；低导热组件14为底层组件，粘接在电路板表面，其材料特性为导热性能低、形变量低；整个器件通过高导热胶水与电路板和AWG10组件相连接，并将加热部分与供电电路相连；
该接收端带有温度补偿功能的工业级光模块的特点在于接收端的温度补偿组件1可以随着光模块工作过程中温度的降低可以快速进行反馈并制热，从而使模块的温度处于一个固定范围内，同时器件构造简单，使得生产成本更低，没有复杂的电路和控制系统，使得布板更为简洁，节省了大量的布板空间，组装工艺简洁，方便后期返修，因其构造简单、成本低，其结构外形更容易修改，从而可适用于多种不同型号的光模块。
本发明中提到的“高导热组件”、“加热组件”、“温度反馈组件”等组件不特指某单一组件，也可以指具有本发明所述功能组件，进一步的，也可以指集成了本发明所述的一种或多种功能的器件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，其特征在于，包括温度补偿组件(1)、MCU芯片(2)、CDR芯片一(3)、Driver芯片(4)、LD芯片(5)、MUX器件(6)、CDR芯片二(7)、TIA芯片(8)、PD芯片(9)和AWG(10)，所述温度补偿组件(1)与AWG(10)接触式热传导连接，所述温度补偿组件(1)包括高导热组件(11)和加热组件(12)，所述高导热组件(11)和加热组件(12)电性连接。
2.根据权1所述的一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，其特征在于，所述高导热组件(11)的顶部粘接有加热组件(12)，所述加热组件(12)的顶部与温度反馈组件(13)的底部粘接。
3.根据权1所述的一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，其特征在于，所述高导热组件(11)的底部设置有低导热组件(14)，所述MCU芯片(2)与温度补偿组件(1)PCB走线电信号连接。
4.根据权1所述的一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，其特征在于，所述CDR芯片一(3)与Driver芯片(4)PCB走线电信号连接，所述Driver芯片(4)与LD芯片(5)金线打线连接，所述LD芯片(5)与MUX器件(6)光路耦合连接。
5.根据权1所述的一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，其特征在于，所述CDR芯片一(3)和Driver芯片(4)均与MCU芯片(2)PCB走线电信号连接。
6.根据权1所述的一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，其特征在于，所述CDR芯片二(7)和TIA芯片(8)均与MCU芯片(2)PCB走线电信号连接，所述AWG(10)与PD芯片(9)光路耦合连接。
7.根据权6所述的一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块，其特征在于，所述PD芯片(9)与TIA芯片(8)金线打线连接，所述TIA芯片(8)与CDR芯片二(7)PCB走线电信号连接。
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