CN201398013Y - 带有温度控制装置的激光器模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带有温度控制装置的激光器模块，包括激光器模块本体和温度控制装置，所述温度控制装置包括温度控制电路、隔热材料和散热片构成，散热片固定在激光器模块本体上，隔热材料紧密地贴于散热片和激光器模块本体之间；温度控制电路嵌于隔热材料中，其主要由控制器、以及与之相连的温度传感器和至少一个半导体致冷器构成。该激光器模块能够使用工作在正常稳定的温度范围内。

Description

带有温度控制装置的激光器模块

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，更具体地说，是一种带有温度控制装置的激光器模块。

背景技术

激光器模块是光纤通信系统中的重要组成部件，它在工作时会产生热量，尤其是输出光功率超过1瓦的大功率激光器。由于激光器模块本身对温度要求很高，使用环境温度的改变将影响激光器输出波长及功率的稳定性，过高的使用温度还会对激光器的寿命产生不良影响。

为了降低激光器模块的温度，现有的方案是在激光器模块上附加一散热片，激光器模块的发热面与散热片直接接触，激光器模块产生的热量先传导到散热片上，再通过散热片传导到空气中。但这种结构的散热方式在使用环境温度较高、激光器模块发热量较大时，该装置散热效果不够理想，甚至可能导致激光器模块失效；此外，当激光器模块周围的环境温度较低时，该装置也无法给激光器模块提供加热功能，使其工作在正常的环境温度下。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带有温度控制装置的激光器模块，该激光器模块能够使用工作在正常稳定的温度范围内。

为解决上述问题，本实用新型所设计的带有温度控制装置的激光器模块，包括激光器模块本体和温度控制装置，所述温度控制装置包括温度控制电路、隔热材料和散热片构成，散热片固定在激光器模块本体上，隔热材料紧密地贴于散热片和激光器模块本体之间；温度控制电路嵌于隔热材料中，其主要由控制器、以及与之相连的温度传感器和至少一个半导体致冷器构成。

在上述方案中，所述温度控制电路还包括两个N型效应管及两个P型场效应管；温度传感器、第一P型场效应管的栅极、第二P型场效应管的栅极、第一N型场效应管的栅极及第二N型场效应管的栅极分别接在控制器不同的输入/输出管脚上；第一P型场效应管的源极与第二P型场效应管的源极共同连于电源高电平上，第一P型场效应管的漏极与第一N型效应管的漏极连接，第二P型场效应管的漏极与第二N型效应管的漏极连接，半导体致冷器跨接在第一P型场效应管的漏极与第二P型场效应管的漏极之间，第一N型场效应管的源极与第二N型场效应管的源极共同连于电源低电平上。

为了增加热量传递效率，本实用新型在半导体致冷器的表面设有导热材料，该导热材料填充在半导体致冷器与激光器模块、和/或半导体致冷器与散热片之间。

本实用新型与现有技术相比，本发明通过测量温度传感器的反馈值来控制温度控制电路，实现对所述半导体致冷器进行致冷、加热状态的控制，在环境温度较高或较低的情况下，控制激光器模块工作在相对适宜稳定的工作温度范围，保证激光器模块的稳定可靠的工作。

附图说明

图1为本实用新型一种带有温度控制装置的激光器模块的结构示意图；

图2为温度控制电路的电路原理图。

图中标号为：1、激光器模块本体；2-1-1、控制器；2-1-2、温度传感器；2-1-3、半导体致冷器；2-2、隔热材料；2-3、散热器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

图1为本实用新型一种带有温度控制装置的激光器模块的结构示意图；包括激光器模块本体1和温度控制装置，激光器模块安装在一个外罩内，温度控制装置固定在该外罩上。

本实用新型所述温度控制装置主要由温度控制电路、隔热材料2-2和散热器2-3构成。所述温度控制电路主要由控制器2-1-1、温度传感器2-1-2、半导体致冷器2-1-3、两个N型效应管及两个P型场效应管构成。温度传感器2-1-2、第一P型场效应管的栅极、第二P型场效应管的栅极、第一N型场效应管的栅极及第二N型场效应管的栅极分别接在控制器2-1-1不同的输入/输出管脚上。第一P型场效应管的源极与第二P型场效应管的源极共同连于电源高电平上，第一P型场效应管的漏极与第一N型效应管的漏极连接，第二P型场效应管的漏极与第二N型效应管的漏极连接，半导体致冷器2-1-3跨接在第一P型场效应管的漏极与第二P型场效应管的漏极之间，第一N型场效应管的源极与第二N型场效应管的源极共同连于电源低电平上。隔热材料2-2平贴于激光器模块的表面，本实用新型最佳实施例的隔热材料2-2为气凝胶。在隔热材料2-2上开设有温度传感器2-1-2和半导体致冷器2-1-3的安装通孔，温度传感器2-1-2和半导体致冷器2-1-3分别嵌入相应的安装通孔内。本实用新型的半导体致冷器2-1-3为一个或一个以上，在本实用新型最佳实施例选用6个半导体致冷器2-1-3，这些致冷器均布于隔热材料2-2上。散热器2-3平贴于隔热材料2-2的表面，且散热器2-3的侧边通过固定件与外罩相连，此时，隔热材料2-2被夹紧在半导体激光器和散热器2-3之间。温度传感器2-1-2用于测量激光器模块的温度，将测量值反馈到温度控制电路，温度控制电路通过温度反馈值控制半导体致冷器2-1-3的供电状态，实现给激光器模块致冷或者加热。所述散热器2-3用于吸收半导体致冷器2-1-3产生的热量，并传导到空气中。

本实用新型的温度控制装置还包括有导热材料，该导热材料具有弹性，可以填充在半导体致冷器2-1-3与激光器模块、和/或半导体致冷器2-1-3与散热器2-3之间的空隙处，降低热阻提高热传递效率，本实用新型最佳实施例的导热材料为导热矽胶片。本实用新型最佳实施例在半导体致冷器2-1-3与激光器模块、以及半导体致冷器2-1-3与散热器2-3之间均设置有导热材料。

本现结合实际应用情况，说明本实用新型的工作原理及使用效果：当控制器2-1-1检测到温度传感器2-1-2测量的温度高于控制器2-1-1所设定的上限温度，控制器2-1-1的输入/输出管脚P1.2和P1.3输出低电平、P1.1和P1.4输出高电平，电流工作方向从电源高电平VDD到第一P型场效应管到半导体致冷器2-1-3到第二N型场效应管最后到地。半导体致冷器2-1-3与激光器模块接触面可以吸收激光器模块所产生的热量，转移到与散热器2-3，通过散热器2-3传导到空气中，隔热材料2-2可以防止散热器2-3以及外罩的热量传导到激光器模块中，实现给激光器模块致冷。当激光器模块温度下降到相应温度时，控制器2-1-1的输入/输出管脚P1.1、P1.2、P1.3和P1.4都输出低电平，停止给半导体致冷器2-1-31供电，使激光器模块不再继续降温。当控制器2-1-1检测到温度传感器2-1-2测量的温度低于控制器2-1-1所设定的下限温度，控制器2-1-1的P1.1和P1.4输出低电平，P1.2和P1.3输出高电平，电流工作方向从VDD到第二P型场效应管到半导体致冷器2-1-3到第一N型场效应管最后到地。半导体致冷器2-1-3与激光器模块接触面可以产生热量，给激光器模块加热，提高激光器模块温度，当激光器模块温度上升到相应温度时，控制器2-1-1的输入/输出管脚P1.1、P1.2、P1.3和P1.4都输出低电平，停止给半导体致冷器2-1-3供电，使激光器模块不再继续升温。温度控制装置可以控制半导体致冷器2-1-3的工作状态，使所述激光器模块工作在较佳的温度范围，保证激光器模块可以长期可靠工作。

Claims (6)

1、带有温度控制装置的激光器模块，包括激光器模块本体(1)和温度控制装置，其特征在于：所述温度控制装置包括温度控制电路、隔热材料(2-2)和散热片构成，散热片固定在激光器模块本体(1)上，隔热材料(2-2)紧密地贴于散热片和激光器模块本体(1)之间；温度控制电路均嵌于隔热材料(2-2)中，其主要由控制器(2-1-1)、以及与之相连的温度传感器(2-1-2)和至少一个半导体致冷器(2-1-3)构成。

2、根据权利要求1所述的带有温度控制装置的激光器模块，其特征在于：所述温度控制电路还包括两个N型效应管及两个P型场效应管；温度传感器(2-1-2)、第一P型场效应管的栅极、第二P型场效应管的栅极、第一N型场效应管的栅极及第二N型场效应管的栅极分别接在控制器(2-1-1)不同的输入/输出管脚上；第一P型场效应管的源极与第二P型场效应管的源极共同连于电源高电平上，第一P型场效应管的漏极与第一N型效应管的漏极连接，第二P型场效应管的漏极与第二N型效应管的漏极连接，半导体致冷器(2-1-3)跨接在第一P型场效应管的漏极与第二P型场效应管的漏极之间，第一N型场效应管的源极与第二N型场效应管的源极共同连于电源低电平上。

3、根据权利要求1或2的带有温度控制装置的激光器模块，其特征在于：所述隔热材料(2-2)为气凝胶。

4、根据权利要求1或2的带有温度控制装置的激光器模块，其特征在于：在半导体致冷器(2-1-3)的表面设有导热材料，该导热材料填充在半导体致冷器(2-1-3)与激光器模块、和/或半导体致冷器(2-1-3)与散热片之间。

5、根据权利要求4的带有温度控制装置的激光器模块，其特征在于：所述导热材料为弹性导热材料。

6、根据权利要求4或5的带有温度控制装置的激光器模块，其特征在于：所述导热材料为导热矽胶片。

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