一种光模块及其温度控制方法技术

本申请提供了一种光模块及其温度控制方法。本申请在第一散热组件的基础上增加一套第二散热组件。控制器能够根据激光器的检测温度，控制第一TEC调整激光器的温度，并且根据所述PCB板的检测温度，控制第二TEC调整PCB板的温度，使激光器和PCB板保持相对稳定的工作温度。此外，在激光器的温度已经超过第一TEC的调整极限时，控制器还能够根据激光器的检测温度，启动第二TEC，通过第二TEC对激光器的温度进行辅助调整，从而缓解第一TEC的调控压力，提高光模块抗极端环境的能力。另外，第二TEC作为一种辅助散热元件，可在PCB板或激光器的温度超过预设值时进入工作状态，能够在一定程度上节约能源消耗。

A light module and its temperature control method

The present application provides an optical module and a temperature control method. This application adds a set of second heat dissipation components on the basis of the first heat dissipation component. The controller can control the temperature of the first TEC to adjust the laser according to the detection temperature of the laser, and control the second TEC to adjust the temperature of the PCB plate according to the detection temperature of the PCB plate, so that the laser and the PCB board remain relatively stable working temperature. In addition, in the temperature of the laser has exceeded the limit adjustment of the first TEC, the controller also can according to the detected temperature of laser, starting second TEC, assisted by second TEC to adjust the temperature of the laser, so as to alleviate the pressure regulation of the first TEC, to improve the ability of optical module anti extreme environment. In addition, second TEC as an auxiliary cooling element can enter the working state when the temperature of PCB plate or laser exceeds the preset value, and it can save energy consumption to a certain extent.

【技术实现步骤摘要】
一种光模块及其温度控制方法
本申请涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种光模块及其温度控制方法。
技术介绍
光模块是光纤通信系统中实现光电转换或电光转换的重要器件，其内部封装有光组件，以及与光组件一端电连接的PCB板。光组件的另一端与外接光纤耦合连接，以实现光模块与外部装置之间的信号传输。光模块常应用于室外环境，为降低环境温度对光模块工作性能的影响，其内部通常需要配置温度控制系统。图1是一种常见的光发射次模块的结构示意图。由图1可见，该光发射次模块包括主壳体1，以及封装于主壳体1内部的光组件3(包括激光器LD、透镜阵列、隔离器等)、PCB板4以及温度控制系统，其中，温度控制系统包括用于调整温度的TEC501(半导体致冷器，英文全称：ThermoElectricCooler)，以及相应的TEC驱动电路502。为了实现光模块小型化需求，以及降低电磁辐射等环境因素的影响，光组件3通常封装于密闭的组件壳体2内部。在光发射次模块中，激光器是重要的光电转换元件，对温度变化十分敏感，因此，TEC501通常与激光器一同封装在组件壳体2内部，并通过TEC驱动电路502与PCB板4上的控制器41电连接，TEC501能够在控制器41的控制下进行制冷或者制热，从而维持激光器的正常工作温度范围。但是，当光发射次模块与外部装置进行长距离信号传输时，为了确保光信号波长以及光功率的稳定性，激光器通常需要激光器驱动电路44提供极大的驱动电流，使得该光发射次模块的内部温度陡升，尤其是当该光发射次模块在极端的工作条件下运行(如-40℃～85℃)时，很有可能超出TEC501的温度调控能力，造成激光器的热失衡，引发光功率跌落和波长漂移，使得光模块无法在极端温度条件下稳定工作。此外，过高或者过低的工作温度也会影响激光器以及PCB板4上各电子元器件的使用寿命，使得光模块的应用范围受到极大限制。
技术实现思路
本申请提供了一种光模块及其温度控制方法，以解决现有温度控制系统因长距离传输所需大驱动电流，使得光模块内部热失衡，导致光模块无法满足极端的工作条件技术问题。第一方面，本申请提供了一种光模块，所述光模块包括：主壳体，以及封装于所述主壳体内部的光组件、PCB板和第一散热组件，其中，所述光组件包括激光器，所述PCB板上集成有控制器，所述激光器与所述控制器电连接；所述第一散热组件与所述光组件共同封装于组件壳体内，所述第一散热组件包括第一温度传感器和第一TEC，所述第一温度传感器用于检测所述激光器的温度；所述光模块还包括：第二散热组件，所述第二散热组件包括第二温度传感器和第二TEC，所述第二温度传感器用于检测所述PCB板的温度，所述第二TEC承托所述PCB板和所述激光器；所述控制器用于根据所述激光器的检测温度，控制所述第一TEC和所述第二TEC调整所述激光器的温度，以及根据所述PCB板的检测温度，控制所述第二TEC调整所述PCB板的温度。第二方面，本申请还提供了一种光模块的温度控制方法，所述方法包括：根据激光器的检测温度和第一预设温度，向第一TEC输出第一驱动电流；判断PCB板的检测温度是否大于第二预设温度；若是，则向第二TEC输出正向的第二驱动电流；否则，判断所述PCB板的检测温度是否小于第三预设温度；若是，则向第二TEC输出反向的第二驱动电流，其中，所述第二预设温度大于所述第三预设温度；判断所述激光器的检测温度是否小于第五预设温度，所述第五预设温度小于所述第一预设温度；若是，则向第二TEC输出反向的第二驱动电流；判断所述激光器的检测温度是否大于第四预设温度，所述第四预设温度大于所述第一预设温度；若是，则向第二TEC输出正向的第二驱动电流。本申请的有益效果如下：本申请提供了一种光模块及其温度控制方法。本申请在第一散热组件的基础上增加一套第二散热组件。控制器能够根据激光器的检测温度，控制第一TEC调整激光器的温度，并且根据所述PCB板的检测温度，控制第二TEC调整PCB板的温度，使激光器和PCB板保持相对稳定的工作温度。此外，在激光器的温度已经超过第一TEC的调整极限时，控制器还能够根据激光器的检测温度，启动第二TEC，通过第二TEC对激光器的温度进行辅助调整，从而在确保PCB板正常工作温度的同时，缓解第一TEC的调控压力，提高光模块抗极端环境的能力。另外，第二TEC作为一种辅助散热元件，可在PCB板或激光器的温度超过预设值时进入工作状态，能够在一定程度上节约能源消耗。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种常见的光发射次模块的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种光模块的结构爆炸图；图3为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图；图4为本申请实施例提供的一种激光器的分解示意图；图5为本申请实施例提供的一种光模块温度控制方法的方法流程图；符号表示：1-主壳体、2-组件壳体、3-光组件、31-激光器、4-PCB板、41-控制器、42-第一驱动电路、43-第二驱动电路、44-激光器驱动电路、51-第一温度传感器、52-第一TEC、53-热沉、501-TEC、502-TEC驱动电路、61-第二温度传感器、62-第二TEC、63-导热胶。具体实施方式本申请针对现有温度控制系统无法满足极端的工作条件而使光模块应用受限的技术问题，提出了一种光模块及其温度控制方法。本光模块包括第一散热组件和第二散热组件，第一散热组件与光组件3共同封装于组件壳体2内，用于在控制器41的控制下调整激光器31的温度；第二散热组件用于在控制器41的控制下调整PCB板4和激光器31的温度。本申请的核心思想是：本申请在第一散热组件的基础上增加一套第二散热组件。在激光器31的温度超过第一TEC52的调整极限时，控制器41能够根据激光器31的检测温度，启动第二TEC62，通过第二TEC62对激光器31的温度进行辅助调整，从而在确保PCB板4正常工作温度的同时，缓解第一TEC52的调控压力，提高光模块抗极端环境的能力。参见图2和图3，所示分别为本申请实施例提供的一种光模块的结构爆炸图以及本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图。由图2和图3可见，本光模块包括主壳体1，以及封装于所述主壳体1内部的光组件3、PCB板4、第一散热组件和第二散热组件，第一散热组件主要用于调整光组件3的工作温度，第二散热组件主要用于调整PCB板4的工作温度。本实施例提供的光模块为一种光发射次模块，光组件3包括激光器31以及与激光器31耦合连接的透镜阵列和隔离器，本实施例中，透镜阵列可以包括准直透镜、光复用组件、聚焦透镜以及光隔离器等光学元件，以上光学元件根据光学次模块的功能和类型的不同，按照预定的方向和顺序排布于组件壳体2内部。PCB板4上可集成多种电子元件，包括控制器41、激光器驱动电路、TEC驱动电路以及放大电路等，其中，激光器31与控制器41电连接，可将控制器41发送电信号转化为光信号，此光信号沿着其他光学元件传输至外部光纤，从而实现光模块与收端装置的信号传输。本实施例中，第一散热组件与光组件3共同封装于组件壳体2内，用于调整激光器31的工作温度。第一散热组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光模块，包括：主壳体，以及封装于所述主壳体内部的光组件、PCB板和第一散热组件，其中，所述光组件包括激光器，所述PCB板上集成有控制器，所述激光器与所述控制器电连接；其特征在于，所述第一散热组件与所述光组件共同封装于组件壳体内，所述第一散热组件包括第一温度传感器和第一TEC，所述第一温度传感器用于检测所述激光器的温度；所述光模块还包括：第二散热组件，所述第二散热组件包括第二温度传感器和第二TEC，所述第二温度传感器用于检测所述PCB板的温度，所述第二TEC承托所述PCB板和所述激光器；所述控制器用于根据所述激光器的检测温度，控制所述第一TEC和所述第二TEC调整所述激光器的温度，以及根据所述PCB板的检测温度，控制所述第二TEC调整所述PCB板的温度。

【技术特征摘要】
1.一种光模块，包括：主壳体，以及封装于所述主壳体内部的光组件、PCB板和第一散热组件，其中，所述光组件包括激光器，所述PCB板上集成有控制器，所述激光器与所述控制器电连接；其特征在于，所述第一散热组件与所述光组件共同封装于组件壳体内，所述第一散热组件包括第一温度传感器和第一TEC，所述第一温度传感器用于检测所述激光器的温度；所述光模块还包括：第二散热组件，所述第二散热组件包括第二温度传感器和第二TEC，所述第二温度传感器用于检测所述PCB板的温度，所述第二TEC承托所述PCB板和所述激光器；所述控制器用于根据所述激光器的检测温度，控制所述第一TEC和所述第二TEC调整所述激光器的温度，以及根据所述PCB板的检测温度，控制所述第二TEC调整所述PCB板的温度。2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光组件沿所述PCB板的延伸方向设置，所述第二TEC的上表面与所述光组件和所述PCB板相接触，所述第二TEC的下表面与所述主壳体的底面相接触，所述第二TEC用于在所述控制器的控制下调整所述PCB板和所述光组件的温度。3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一散热组件还包括热沉，所述第一TEC的上表面与所述热沉相接触，所述第一TEC的下表面与所述组件壳体的底面相接触，所述第一温度传感器与所述激光器均设于所述热沉的上表面。4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括第一驱动电路和第二驱动电路，其中，所述第一驱动电路的输入端与所述控制器的输出端电连接，所述输出端与所述第一TEC的接线端子电连接，用于根据所述控制器输出的PWM信号输出第一驱动电流，所述第一驱动电流用于驱动所述第一TEC进行制冷或者制热；所述第二驱动电路的输入端与所述控制器的输出端电连接，所述输出端与所述第二TEC的接线端子电连接，用于根据所述控制器输出的预设电平信号，输出第二驱动电流，所述第二驱动电流用于驱动所述第二TEC进行制冷或者制热。5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第一驱动电流为正向驱动电流时，用于驱动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成浩，
申请(专利权)人：青岛海信宽带多媒体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37