CN215641960U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光模块，包括管壳，管壳内设有光组件和温控单元，温控单元包括TEC、与TEC电连接的温控芯片以及设于TEC工作面上的热传导垫块，光组件中的至少部分组成元件设于热传导垫块上，温控单元还包括加热电阻，加热电阻布设于热传导垫块上并且与温控芯片电连接。在已有TEC控温的基础上，加热电阻可起到辅助加热的作用，能进一步提高温控单元的控温灵活性，例如可采用加热电阻加热、采用TEC控温或者采用二者协同控温；由于加热电阻的热电转化效率高于TEC，在低温环境下，先通过加热电阻进行温度的粗控制，再通过TEC实现精细的温度调节，能显著地提高控温效率和控温精度，并且能有效地降低控温功耗，从而提高光模块的节能性和环保性。

Description

一种光模块

技术领域

本实用新型属于光通信技术领域，具体涉及一种光模块。

背景技术

随着通信系统的更新迭代，人们对数据流量需求越来越大，对数据传输的速率要求也就越来越高，现在多采用波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)的技术提高通信带宽，增大传输速率。光纤通信系统多采用DFB激光器，其温漂系数约为0.1nm/℃，在光模块的使用温度范围内，这一波长漂移会超过波分系统的波长间隔，尤其是对DWDM、LAN-WDM等通道间波长间隔较小的WDM系统，其波长间隔往往只有几纳米甚至零点几纳米，对波长要求非常高，而基于光芯片的特性，波长对温度非常敏感；波长漂移会引起通道间的串扰，降低信号传输的准确性。因此在此类WDM系统中需要用到TEC(Thermo ElectricCooler，半导体制冷器)对光芯片进行温度控制，使得波长控制在目标范围内。

如图1，一般采用TEC1+热传导垫块2进行光模块的控温；TEC的热电转化效率不高，其工作时需要通很大的电流，环境温度和工作温度差别越大，温度调节所需的电流也就越大，导致光模块的功耗大大增加，有时候会超过功耗预算，甚至引起TEC控温失败，对产品寿命也会有很大的影响，从而制约了光模块的研发和生产，也大大增加了运营商的运行维护成本。

实用新型内容

本实用新型涉及一种光模块，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本实用新型涉及一种光模块，包括管壳，所述管壳内设有光组件和温控单元，所述温控单元包括TEC、与所述TEC电连接的温控芯片以及设于TEC工作面上的热传导垫块，所述光组件中的至少部分组成元件设于所述热传导垫块上，所述温控单元还包括加热电阻，所述加热电阻布设于所述热传导垫块上并且与所述温控芯片电连接。

作为实施方式之一，所述加热电阻包括形成于所述热传导垫块上的薄膜电阻。

作为实施方式之一，所述薄膜电阻有多个并且并联设置。

作为实施方式之一，所述加热电阻包括贴装于所述热传导垫块上的贴片电阻。

作为实施方式之一，所述贴片电阻有多个并且并联设置。

作为实施方式之一，所述温控单元还包括节流制冷器，所述节流制冷器设置于所述热传导垫块上并且与所述温控芯片电连接。

作为实施方式之一，所述节流制冷器为MEMS节流制冷器。

作为实施方式之一，所述热传导垫块为陶瓷垫块。

作为实施方式之一，所述管壳内还设有PCB板，所述温控芯片集成于所述PCB板上。

作为实施方式之一，所述温控单元还包括感温元件，所述感温元件通过支架设于所述热传导垫块上。

本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型提供的光模块，在已有TEC控温的基础上，在热传导垫块上设置加热电阻，加热电阻可起到辅助加热的作用，能进一步提高温控单元的控温灵活性，例如可采用加热电阻加热、采用TEC控温或者采用二者协同控温；由于加热电阻的热电转化效率高于TEC，在低温环境下，先通过加热电阻进行温度的粗控制，再通过TEC实现精细的温度调节，能显著地提高控温效率和控温精度，并且能有效地降低控温功耗，从而提高光模块的节能性和环保性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为背景技术提供的TEC控温的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的薄膜电阻在热传导垫块上的布置示意图；

图3为本实用新型实施例提供的贴片电阻在热传导垫块上的布置示意图；

图4为本实用新型实施例提供的温控单元的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图4，本实用新型实施例提供一种光模块，包括管壳，所述管壳内设有光组件和温控单元，所述温控单元包括TEC1、与所述TEC1电连接的温控芯片以及设于TEC工作面上的热传导垫块2，所述光组件中的至少部分组成元件设于所述热传导垫块2上，所述温控单元还包括加热电阻，所述加热电阻布设于所述热传导垫块2上并且与所述温控芯片电连接。

上述管壳和光组件均为本领域常规构件，其中，一般采用上述温控单元对光芯片4进行温度控制，因此，光组件中，至少有光芯片4设于热传导垫块2上。

TEC1为常规元件，其利用了半导体的帕尔贴效应，当电流通过两种半导体材料组成的电偶时会产生一端发热、一端放热的现象，可以通过改变通电电流的方向来控制其制冷或制热，因此，利用上述TEC1能对目标元件进行制热或制冷，根据具体的应用环境控制该TEC1的工作模式即可。一般地，上述TEC1的散热面安装在管壳内壁上，例如通过导热硅胶粘接在管壳内壁上，或者在该TEC1的散热面安设散热片，该散热片固定在管壳内壁上，或者穿出管壳外。

上述热传导垫块2具有很高的热传导率，可以将TEC工作面的温度迅速地扩散导出，实现对目标区域的制热/制冷。在其中一个实施例中，上述热传导垫块2为陶瓷垫块，进一步优选为采用氮化铝陶瓷；在另外的实施例中，上述热传导垫块2为钨铜合金制成的垫块。

一般地，如图4，所述温控单元还包括感温元件3，该感温元件3用于检测环境温度，便于温控单元的工作，该感温元件3可采用热敏电阻等温度传感元件；该感温元件3显然也与上述温控芯片电连接。在其中一个实施例中，所述感温元件3通过支架设于所述热传导垫块2上。

上述加热电阻作为辅助加热元件，由于电阻的工作特性，在该加热电阻两端施加电压时，电能会转化成热能，其功率计算方式为Q＝U²/R；在加载电压后，产生的热量可通过热传导垫块2扩散导出，从而实现对目标区域的辅助制热。

在其中一个实施例中，上述加热电阻采用薄膜电阻51，如图2，所述加热电阻包括形成于所述热传导垫块2上的薄膜电阻51；薄膜电阻51的制作为现有技术，此处不作赘述；优选地，如图2，所述薄膜电阻51有多个并且并联设置，能提供更大的制热量以及实现更好的热均匀性。在另外的实施例中，上述加热电阻采用贴片电阻52，如图3，所述加热电阻包括贴装于所述热传导垫块2上的贴片电阻52；其中，优选地，贴片电阻52通过金丝键合的方式与外部电源连接；同样地，所述贴片电阻52有多个并且并联设置，能提供更大的制热量以及实现更好的热均匀性。

一般地，上述热传导垫块2呈块状，其承载在TEC1的工作面上，光芯片4等相关组件设于该热传导垫块2的顶面；上述加热电阻可设置在该热传导垫块2的顶面，也可设置在该热传导垫块2的侧面，可根据具体情况进行设计，例如根据加热电阻数量以及热传导垫块2顶面元件分布状况等因此进行考量。本实施例中，如图2和图3，将加热电阻布置于热传导垫块2的顶面，能提高热响应速度；可以将热传导垫块2的顶面左右分区以分别设置加热电阻和光芯片4等相关组件，或者使多个加热电阻环绕光芯片4。

本实施例提供的光模块，在已有TEC1控温的基础上，在热传导垫块2上设置加热电阻，加热电阻可起到辅助加热的作用，能进一步提高温控单元的控温灵活性，例如可采用加热电阻加热、采用TEC1控温或者采用二者协同控温；由于加热电阻的热电转化效率高于TEC1，在低温环境下，先通过加热电阻进行温度的粗控制，再通过TEC1实现精细的温度调节，能显著地提高控温效率和控温精度，并且能有效地降低控温功耗，从而提高光模块的节能性和环保性。

进一步地，在环境温度高于光芯片4工作温度时，可通过上述温控单元进行降温操作，即使TEC1启动制冷功能。在优选的方案中，所述温控单元还包括节流制冷器，所述节流制冷器设置于所述热传导垫块2上并且与所述温控芯片电连接；进一步地，该节流制冷器采用MEMS节流制冷器，尺寸较小，能较好地适应光模块内空间有限的情况，该节流制冷器可由市面购得，其具体结构此处不作赘述。同样地，在已有TEC1控温的基础上，在热传导垫块2上设置节流制冷器，节流制冷器可起到辅助加热的作用，能进一步提高温控单元的控温灵活性，例如可采用节流制冷器制冷、采用TEC1控温或者采用二者协同控温；在高温环境下，先通过节流制冷器进行温度的粗控制，再通过TEC1实现精细的温度调节，能显著地提高控温效率和控温精度，并且能有效地降低控温功耗，从而提高光模块的节能性和环保性。

上述温控芯片可采用常规的商用芯片；TEC1、加热电阻及上述节流制冷器等元器件与该温控芯片的电连接为常规电连接结构，温控芯片对TEC1、加热电阻及上述节流制冷器等的控制也为常规自动控制手段，无需另外编程。优选地，所述管壳内还设有PCB板，所述温控芯片集成于所述PCB板上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光模块，包括管壳，所述管壳内设有光组件和温控单元，所述温控单元包括TEC、与所述TEC电连接的温控芯片以及设于TEC工作面上的热传导垫块，所述光组件中的至少部分组成元件设于所述热传导垫块上，其特征在于：所述温控单元还包括加热电阻，所述加热电阻布设于所述热传导垫块上并且与所述温控芯片电连接。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述加热电阻包括形成于所述热传导垫块上的薄膜电阻。

3.如权利要求2所述的光模块，其特征在于：所述薄膜电阻有多个并且并联设置。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述加热电阻包括贴装于所述热传导垫块上的贴片电阻。

5.如权利要求4所述的光模块，其特征在于：所述贴片电阻有多个并且并联设置。

6.如权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述温控单元还包括节流制冷器，所述节流制冷器设置于所述热传导垫块上并且与所述温控芯片电连接。

7.如权利要求6所述的光模块，其特征在于：所述节流制冷器为MEMS节流制冷器。

8.如权利要求1至7中任一项所述的光模块，其特征在于：所述热传导垫块为陶瓷垫块。

9.如权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述管壳内还设有PCB板，所述温控芯片集成于所述PCB板上。

10.如权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述温控单元还包括感温元件，所述感温元件通过支架设于所述热传导垫块上。

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