CN1752882A

CN1752882A - 恒温光纤收发器及其温度控制方法

Info

Publication number: CN1752882A
Application number: CN 200510020208
Authority: CN
Inventors: 徐佐艾; 杜开祝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-03-29

Abstract

本发明公开了一种恒温光纤收发器及其温度控制方法，包括光收发模块，所述光收发模块包括激光器，还包括用于感应激光器表面的温度并控制其温度处于一定范围的温控模块。通过温度感应单元感应出激光器的表面温度，并通过比较器控制激光器表面的致冷器动作，当温度升高时控制致冷器制冷，当温度降低时控制致冷器制热，从而使激光器基本保持恒定温度，也保证了光收发模块处于恒定温度，从而保证了整个光纤收发器工作的稳定性。

Description

恒温光纤收发器及其温度控制方法

【技术领域】

本发明涉及一种光纤收发器，尤其涉及一种自适应环境温度的恒温光纤收发器及其温度控制方法。

【背景技术】

以太网是应用最广的联网技术，它以可靠性高、媒体信息量大、易于扩展和更新等优点，在企业、学校等领域得到广泛的应用。根据IEEE802.3 Ethernet标准规范，以太网每段同轴电缆长度不得超过500m，通过中继器互联后，网络最大距离也不得超过2.8km。而光纤通信技术，却能超越以太网的地域限制，把传输距离扩展到几十公里，满足数据通信的需要。将以太网和光纤通信结合起来，充分发挥二者的优越性，可以大大提高系统的应用范围和可靠性。图1是基于以太网的10/100M光纤收发器原理框图。从计算机网卡出来的双极性MLT-3数据信号，由RJ45接口，经过耦合变压器后，变成单极性电平信号，送至以太网收发器，产生的高速PECL(Pseudo Emitter Coupled Logic)信号通过光收发模块(光电转换电路)转换成载有信息的光信号通过光纤传输出去。相反，光收发模块将接收到的光信号转换成PECL高速数据电信号，再经过耦合变压器送至计算机，从而完成光信号转电信号和电信号转光信号的两个过程。但在这两个转换过程中，外界环境尤其是温度对光纤收发器的影响很大，并且光纤收发器自身工作也会产生热，这些都使光收发模块中的激光器的温度升高，因光激光器输出的光功率很容易受到温度的影响，从而降低了光收发器的稳定性，并且增大了数据传输的误差率。

【发明内容】

本发明的主要目的就是为了解决现有技术中的问题，提供一种恒温光纤收发器及其温度控制方法，能够根据环境温度的变化，自动调节自身的温度，使光纤收发器处于能够正常工作的温度范围内。

为实现上述目的，本发明提出的一种恒温光纤收发器，包括光收发模块，所述光收发模块包括激光器，还包括用于感应激光器表面的温度并控制其温度处于一定范围的温控模块。

所述温控模块包括温度感应单元、比较器和温度调节单元；所述温度感应单元位于激光器表面，所述温度感应单元的输出端耦合至比较器的第一输入端，用于将感应温度的电压信号输出到比较器并与设定的电压信号比较；所述比较器的输出端与温度调节单元相连，用于根据比较结果输出相应的信号控制温度调节单元动作。

优选地，所述温度感应单元包括串联的第一电阻和热敏电阻，所述热敏电阻与激光器表面良好接触，所述第一电阻和热敏电阻串联在电源端和接地之间，第一电阻和热敏电阻的串联节点为温度感应单元的输出端。

优选地，所述温度调节单元为致冷器，所述致冷器的制冷面与激光器表面接触，可进行冷热的两面调节。

进一步地，所述温控模块还包括位于致冷器的制热面表面的散热器。

为实现上述目的，本发明提出的一种恒温光纤收发器的温度控制方法，包括光收发模块，所述光收发模块包括激光器，其特征在于包括以下步骤：

1)温度感应单元感应激光器的温度并转换为相应的电压信号；

2)将温度的电压与设定电压比较；

3)根据步骤2)的比较结果控制温度调节单元制热或制冷。

优选地，将正热敏电阻串联第一电阻后作为温度感应单元，并将正热敏电阻与激光器的表面良好接触；将致冷器作为温度调节单元，并将致冷器的制冷面与激光器的表面接触。

步骤3)的温度控制包括以下步骤：如果温度的电压大于设定电压则控制致冷器的制冷面制冷；如果温度的电压小于设定电压则控制致冷器的制热面制热；如果温度的电压等于设定电压则控制致冷器不制冷也不制热。

进一步地，将散热器设置于致冷器的制热面的表面上。

本发明的有益效果是：通过温度感应单元感应出激光器的表面温度，并通过比较器控制激光器表面的致冷器动作，当温度升高时控制致冷器制冷，致冷器的制热面表面的散热器将热量散发出去；当温度降低时控制致冷器制热，从而使激光器基本保持恒定温度，也保证了光收发模块处于恒定温度，从而保证了整个光纤收发器工作的稳定性。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是现有的光纤收发器的组成方框图；

图2是本发明的光纤收发器的组成方框图；

图3是本发明的温控模块的一种实施例的方框图；

图4是本发明的温控模块的一种实施例的电路图；

图5是本发明的温度控制流程图。

【具体实施方式】

如图2所示，本发明在现有的基础上增加了温控模块，位于激光器的表面，用于感应激光器表面的温度并控制其温度处于一定范围。

如图3所示为一种实施例的方框图，包括温度感应单元、比较电压输出单元、第一电压跟随单元、第二电压跟随单元、比较器和温度调节单元；温度调节单元为致冷器，致冷器一面致冷，另一面致热。温度感应单元位于激光器表面，温度感应单元的输出端通过第一电压跟随单元耦合至比较器的第一输入端，用于将感应温度的电压信号输出到比较器并与设定的电压信号比较；比较电压输出单元的输出端通过第二电压跟随单元耦合至比较器的第二输入端；比较器的输出端与致冷器两端相连，用于根据比较结果输出相应的信号控制致冷器制冷或制热。

如图4所示，温度感应单元包括串联的第一电阻R1和热敏电阻RT，述热敏电阻RT与激光器表面良好接触，第一电阻R1和热敏电阻RT串联在+5V电源端和接地之间，第一电阻R1为电位器，第一电阻R1和热敏电阻RT的串联节点为温度感应单元的输出端。比较电压输出单元包括串联的第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4和第五电阻R5串联在+5V电源端和接地之间，第四电阻R4和第五电阻R5的串联节点为比较电压输出单元的输出端。芯片LM358是内部包含有两个统一供电，相互独立的运算放大器的集成电路，芯片LM358的引脚1，2，3组成的运算放大器被连接成第一电压跟随器，第一电阻R1和热敏电阻RT的串联节点与引脚3连接；同样，引脚5，6，7组成的运算放大器也被连接成第二电压跟随器，第四电阻R4和第五电阻R5的串联节点与引脚5连接，提供比较电压。芯片LM4871是内部包含有运算放大器的功率放大器，完成比较器的功能。热敏电阻RT和光收发模块内部激光器良好接触，先调节电位器R1使LM4871的引脚3，8端的电压为零，即流过致冷器电流为零，致冷器不致冷也不致热，此时的环境温度为初始温度或称标准温度或称为设定温度。

其原理是：把热敏电阻安装在光收发模块里激光器表面上，当激光器表面温度升高或降低超过标准温度时，热敏电阻阻值就会随着温度的变化而变化，相应产生不断变化的感应电压，感应电压通过第一电压跟随器和通过第二电压跟随器的比较电压在比较器端进行比较，从而决定比较器输出端的电流方向，该电流方向决定致冷器对激光器表面是致热还是致冷。这里的致冷器是可逆的，一面致冷，一面致热，完全由致冷器两输入端电流方向决定。假如热敏电阻RT是正热敏电阻，当温度高于初始温度时，热敏电阻RT电阻值变大，芯片LM358引脚3电压变大，相应引脚1输出电压也增大，接着芯片LM4871引脚4电压变大，最后LM4871引脚5端电压低于引脚8端电压，此时流过致冷器电流方向是从LM4871引脚8端流入致冷器，致冷器制冷，将致冷器的制冷面与激光器接触，使激光器降温，而致冷器的另一面制热。反之，当温度低于初始温度时，热敏电阻RT电阻值变小，此时流过致冷器电流方向是从LM4871引脚5端流入致冷器，致冷器制热。为使致冷器的制冷效果更好，在致冷器的制热面表面还设置有散热器，将制热面的热量散发出去。其温度控制流程如图5所示：

1)正热敏电阻感应激光器的温度并转换为相应的电压信号；

2)将温度的电压与设定电压比较，如果温度的电压等于设定电压则执行步骤3)；如果温度的电压大于设定电压则执行步骤4)；如果温度的电压小于设定电压则执行步骤5)；

3)控制致冷器不制冷也不制热；

4)控制致冷器的制冷面制冷；

5)控制致冷器的制热面制热。

综上所述，本发明的自适应恒温光纤收发器具有传输距离远、频带宽、恒温、保密性好及抗电磁干扰等优点。

Claims

1.一种恒温光纤收发器，包括光收发模块，所述光收发模块包括激光器，其特征在于：还包括用于感应激光器表面的温度并控制其温度处于一定范围的温控模块。

2.如权利要求1所述的恒温光纤收发器，其特征在于：所述温控模块包括温度感应单元、比较器和温度调节单元；所述温度感应单元位于激光器表面，所述温度感应单元的输出端耦合至比较器的第一输入端，用于将感应温度的电压信号输出到比较器并与设定的电压信号比较；所述比较器的输出端与温度调节单元相连，用于根据比较结果输出相应的信号控制温度调节单元动作。

3.如权利要求2所述的恒温光纤收发器，其特征在于：所述温度感应单元包括串联的第一电阻和热敏电阻，所述热敏电阻与激光器表面良好接触，所述第一电阻和热敏电阻串联在电源端和接地之间，第一电阻和热敏电阻的串联节点为温度感应单元的输出端。

4.如权利要求2所述的恒温光纤收发器，其特征在于：所述温控模块还包括比较电压输出单元，所述比较电压输出单元的输出端耦合至比较器的第二输入端。

5.如权利要求4所述的恒温光纤收发器，其特征在于：所述比较电压输出单元包括串联的第四电阻和第五电阻，第四电阻和第五电阻串联在电源端和接地之间，第四电阻和第五电阻的串联节点为比较电压输出单元的输出端；所述温控模块还包括第一电压跟随单元和第二电压跟随单元，所述第一电压跟随单元连接在温度感应单元的输出端和比较器的第一输入端之间，所述第二电压跟随单元连接在比较电压输出单元的输出端和比较器的第二输入端之间。

6.如权利要求2至5中任一项所述的恒温光纤收发器，其特征在于：所述温度调节单元为致冷器，所述致冷器的制冷面与激光器表面接触，所述温控模块还包括位于致冷器的制热面表面的散热器。

7.一种恒温光纤收发器的温度控制方法，包括光收发模块，所述光收发模块包括激光器，其特征在于包括以下步骤：

2)将温度的电压与设定电压比较；

3)根据步骤2)的比较结果控制温度调节单元制热或制冷。

8.如权利要求7所述的恒温光纤收发器的温度控制方法，其特征在于：将正热敏电阻串联第一电阻后作为温度感应单元，并将正热敏电阻与激光器的表面良好接触；将致冷器作为温度调节单元，并将致冷器的制冷面与激光器的表面接触。

9.如权利要求8所述的恒温光纤收发器的温度控制方法，其特征在于：步骤3)的温度控制包括以下步骤：如果温度的电压大于设定电压则控制致冷器的制冷面制冷；如果温度的电压小于设定电压则控制致冷器的制热面制热；如果温度的电压等于设定电压则控制致冷器不制冷也不制热。

10.如权利要求8或9所述的恒温光纤收发器的温度控制方法，其特征在于：将散热器设置于致冷器的制热面的表面上。