CN115763577A - 温控抗过载光组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温控抗过载光组件，它属于光组件领域，即可以解决接收端，PD芯片的输入光功率过载，即入射到PD芯片的光功率大于过载光功率问题，又可以解决发射端，在不改变LD芯片工作参数与不增加光衰减器的条件下，调节LD芯片光功率的问题。它主要包括管座，管座上设有管帽和芯片，管帽上设有光窗，所述管座上设有P极电引线和N极电引线，P极电引线和N极电引线之间电性连接有温控模块，温控模块上设有光孔，温控模块的光孔上方设有温控光学部件，光孔和温控光学部件位于芯片上方。本发明主要用于为PD芯片或LD芯片调节透光率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光组件，具体地说，尤其涉及一种温控抗过载光组件。
背景技术
自由空间光通讯应用场景，由于湍流、大气扰动的存在，导致接收端入射到光电探测器的光功率闪烁。当入射到光电探测器的光功率大于过载光功率时，将导致通讯系统会产生误码，严重时甚至烧毁光电探测器芯片。
自由空间光通讯或光纤通讯应用场景，为了调整光发射端的光功率，一般有两种解决方案，①改变LD芯片的工作参数，改变激LD芯片发出的光功率；②在光链路中增加光衰减器，调整光链路内的光功率。
限流方案：在光电探测器增加电阻，以降低通过光电探测器芯片的电流，避免PD过载或烧毁。限压方案：控制PD工作电压，避免PD过载或烧毁。PD的工作电压值越大，灵敏度越好，越容易过载；PD的工作电压值越小，灵敏度越差，越不容易过载。
无论是限流方案或者限压方案，都是通过调整PD的工作参数，不能从根本上控制入射光，无法从控制输入光功率这个根本上解决问题。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种温控抗过载光组件，即可以解决接收端，芯片的输入光功率过载，即入射到的光功率大于过载光功率问题，又可以解决发射端，在不改变芯片工作参数与不增加光衰减器的条件下，调节光功率的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种温控抗过载光组件，包括管座，管座上设有管帽和芯片，管帽上设有光窗，所述管座上设有P极电引线和N极电引线，P极电引线和N极电引线之间电性连接有温控模块，温控模块上设有光孔，温控模块的光孔上方设有温控光学部件，光孔和温控光学部件位于芯片上方。
进一步地，所述的温控光学部件包括透明材质和温感聚合物液体，温感聚合物液体位于透明材质内，透明材质为凝胶玻璃或高温熔融玻璃或透明陶瓷或有机玻璃，温感聚合物液体包括温感聚合物3～10％、红外吸收剂0.1～2％、醇溶剂60～90％和去离子水，上述含量为重量百分比。
进一步地，所述的透明材质厚度0.1mm～3.0mm，长度0.1～1.0mm，宽度0.1～1.0mm。
进一步地，当温控光学部件的材料温度高于浊点时，温感聚合物液体为均相，透光率趋于100％；当温控光学部件的材料温度低于浊点时，温感聚合物液体为非均相，溶液变浑浊，温度越低，浑浊度越高，透光率越小。
进一步地，所述的温控模块包括陶瓷基板，陶瓷基板上设有薄膜电阻，薄膜电阻环设于温控光学部件下方，P极电引线和N极电引线分别电性连接薄膜电阻两端；薄膜电阻等同于一定阻值R的电阻，当有电流I从P极流向N极时产生热量，热量功率P＝I2R，当薄膜电阻电流I为零时，温控光学部件不透光；当薄膜电阻电流I逐渐增加时，薄膜电阻产生热量，随着温控光学部件温度逐渐增加，温控光学部件的透光率逐渐变大，入射到芯片上的光功率也随之增大。
进一步地，所述的温控模块为TEC温控器，TEC温控器的P极与P极电引线电性连接，TEC温控器的N极与N极电引线电性连接；通过调整P极电引线、N极电引线之间的电流方向与大小，TEC温控器表面的温度不同，从而调整温控光学部件的透光率。
进一步地，所述的芯片为PD芯片或LD芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、从光路的根本环节上，解决PD芯片光过载或控制LD芯片光功率过大的问题。
2、不增加原来光组件的尺寸，通过嵌入式封装方案，解决PD芯片光过载或控制LD芯片光功率过大的问题。
3、不改变激光器芯片的工作参数(影响激光器芯片的稳定性)，不在光链路中增加光衰减器(增加成本)，实现对发射光功率的调整。
4、利用浊点(Cloud point)原理，控制温度，使温感聚合物由均相变为非均相，适用于宽光谱范围的透光率的调整，适用性更广。
附图说明
图1是本发明的实施例1的结构示意图；
图2是本发明的实施例2的结构示意图；
图3是本发明的陶瓷基板、薄膜电阻的结构示意图；
图4是本发明的温控光学部件结构示意图；
图5是本发明温控光学部件的材料温度与透光率的变化曲线图；
图6是本发明温控光学部件的工作原理框图。
图中：1、光窗；2、管帽；3、芯片；4、P极电引线；5、温控光学部件；6、TEC温控器；7、N极电引线；8、管座；9、陶瓷基板；10、薄膜电阻；11、透明材质；12、温感聚合物液体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地描述说明。
如图1、3所示，实施例1、一种温控抗过载光组件，包括管座8，管座8上设有管帽2和芯片3，管帽2上设有光窗1，所述管座8上设有P极电引线4和N极电引线7，P极电引线4和N极电引线7之间电性连接有温控模块，温控模块上设有光孔，温控模块的光孔上方设有温控光学部件5，光孔和温控光学部件5位于芯片3上方；如图4所示，所述的温控光学部件5包括透明材质11和温感聚合物液体12，温感聚合物液体12位于透明材质11内，透明材质11为凝胶玻璃或高温熔融玻璃或透明陶瓷或有机玻璃，温感聚合物液体12包括温感聚合物3～10％、红外吸收剂0.1～2％、醇溶剂60～90％和去离子水，上述含量为重量百分比；所述的透明材质11厚度1.5mm，长度0.8mm，宽度0.8mm；如图5所示，当温控光学部件5的材料温度高于浊点时，温感聚合物液体12为均相，透光率趋于100％；当温控光学部件5的材料温度低于浊点时，温感聚合物液体12为非均相，溶液变浑浊，温度越低，浑浊度越高，透光率越小所述的温控模块包括陶瓷基板9，陶瓷基板9上设有薄膜电阻10，薄膜电阻10环设于温控光学部件5下方，P极电引线4和N极电引线7分别电性连接薄膜电阻10两端；薄膜电阻10等同于一定阻值R的电阻，当有电流I从P极流向N极时产生热量，热量功率P＝I2R，当薄膜电阻10电流I为零时，温控光学部件5不透光；当薄膜电阻10电流I逐渐增加时，薄膜电阻10产生热量，随着温控光学部件5温度逐渐增加，温控光学部件5的透光率逐渐变大，入射到芯片3上的光功率也随之增大；所述的芯片3为PD芯片或LD芯片。
如图6所示，当薄膜电阻10处于低功耗状态，此时，温控光学部件5温度低于浊点，透光率低，PD芯片或LD芯片响应电流低，逐渐增加薄膜电阻10的功耗，材料温度升高，透光率升高，进而，PD芯片或LD芯片响应电流逐渐变大，PD芯片或LD芯片响应电流处于正常范围，保持薄膜电阻10功耗不变，光组件正常工作；否则，薄膜电阻10表面的温度改变，调整温控光学部件5的透光率。薄膜电阻10电流为零时，温控光学部件5不透光。当电流I逐渐增加时，薄膜电阻10产生热量，随着温控光学部件5温度逐渐增加，温控光学部件5的透光率逐渐变大，入射到PD芯片或LD芯片上的光功率也随之增大。
如图2所示，实施例2、一种温控抗过载光组件，包括管座8，管座8上设有管帽2和芯片3，管帽2上设有光窗1，所述管座8上设有P极电引线4和N极电引线7，P极电引线4和N极电引线7之间电性连接有温控模块，温控模块上设有光孔，温控模块的光孔上方设有温控光学部件5，光孔和温控光学部件5位于芯片3上方；如图4所示，所述的温控光学部件5包括透明材质11和温感聚合物液体12，温感聚合物液体12位于透明材质11内，透明材质11为凝胶玻璃或高温熔融玻璃或透明陶瓷或有机玻璃，温感聚合物液体12包括温感聚合物3～10％、红外吸收剂0.1～2％、醇溶剂60～90％和去离子水，上述含量为重量百分比；所述的透明材质11厚度2mm，长度1.0mm，宽度1.0mm；如图5所示，当温控光学部件5的材料温度高于浊点时，温感聚合物液体12为均相，透光率趋于100％；当温控光学部件5的材料温度低于浊点时，温感聚合物液体12为非均相，溶液变浑浊，温度越低，浑浊度越高，透光率越小；所述的温控模块为TEC温控器6，TEC温控器6的P极与P极电引线4电性连接，TEC温控器6的N极与N极电引线7电性连接；通过调整P极电引线4、N极电引线7之间的电流方向与大小，TEC温控器6表面的温度不同，从而调整温控光学部件5的透光率；所述的芯片3为PD芯片或LD芯片，其它与实施例1相同。
TEC温控器6的P极、N极与管座的P极电引线4、N极电引线7进行电气性连接，如图6所示，当TEC温控器6处于低功耗状态，此时，温控光学部件5温度低于浊点，透光率低，PD芯片或LD芯片响应电流低，逐渐增加TEC温控器6的功耗，材料温度升高，透光率升高，进而，PD芯片或LD芯片响应电流逐渐变大，PD芯片或LD芯片响应电流处于正常范围，保持TEC温控器6功耗不变，光组件正常工作；否则，TEC温控器6表面的温度改变，调整温控光学部件5的透光率。
Claims (7)
1.一种温控抗过载光组件，包括管座(8)，管座(8)上设有管帽(2)和芯片(3)，管帽(2)上设有光窗(1)，其特征在于：所述管座(8)上设有P极电引线(4)和N极电引线(7)，P极电引线(4)和N极电引线(7)之间电性连接有温控模块，温控模块上设有光孔，温控模块的光孔上设有温控光学部件(5)，光孔位于芯片(3)上方。
2.根据权利要求1所述的温控抗过载光组件，其特征在于：所述的温控光学部件(5)包括透明材质(11)和温感聚合物液体(12)，温感聚合物液体(12)位于透明材质(11)内，透明材质(11)为凝胶玻璃或高温熔融玻璃或透明陶瓷或有机玻璃，温感聚合物液体(12)包括温感聚合物3～10％、红外吸收剂0.1～2％、醇溶剂60～90％和去离子水。
3.根据权利要求2所述的温控抗过载光组件，其特征在于：所述的透明材质(11)厚度0.1mm～3.0mm，长度0.1～1.0mm，宽度0.1～1.0mm。
4.根据权利要求2所述的温控抗过载光组件，其特征在于：当温控光学部件(5)的材料温度高于浊点时，温感聚合物液体(12)为均相；当温控光学部件(5)的材料温度低于浊点时，温感聚合物液体(12)为非均相。
5.根据权利要求1或2所述的温控抗过载光组件，其特征在于：所述的温控模块包括陶瓷基板(9)，陶瓷基板(9)上设有薄膜电阻(10)，薄膜电阻(10)环设于温控光学部件(5)下方，P极电引线(4)和N极电引线(7)分别电性连接薄膜电阻(10)两端。
6.根据权利要求1或2所述的温控抗过载光组件，其特征在于：所述的温控模块为TEC温控器(6)，TEC温控器(6)的P极与P极电引线(4)电性连接，TEC温控器(6)的N极与N极电引线(7)电性连接。
7.根据权利要求1所述的温控抗过载光组件，其特征在于：所述的芯片(3)为PD芯片或LD芯片。
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