申请/专利权人：武汉联特科技股份有限公司

申请日：2017-11-30

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN107995705B

主分类号：H05B3/26

分类号：H05B3/26;G05D23/19;H01S5/026

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2024.03.01#著录事项变更;2018.06.01#实质审查的生效;2018.05.04#公开

摘要：本发明涉及光通信领域，提供了一种应用于工业温度范围的光组件，包括金属结构件，用于对光组件内部芯片进行温度补偿的陶瓷加热组件，以及用于感应光组件温度的温度检测芯片；金属结构件一侧安装有光纤适配器，陶瓷加热组件粘接在金属结构件的另一侧的TO‑Can上，且所述陶瓷加热组件安装有柔性电路板，所述柔性电路板与所述温度检测芯片以及承载该温度检测芯片的模块电路板相连。本发明采用高导热效率和低成本的陶瓷加热组件来对光组件内部芯片进行温度补偿，舍弃了传统的温度补偿方式，无需定制带加热电阻或TEC半导体制冷器的TO‑Can来制成需要的光组件,只需要使用市面上通用的TO‑Can即可,大大降低了获得原材料的难度，既提高了使用寿命又降低了成本。

主权项：1.一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于：包括金属结构件，用于对光组件内部芯片进行温度补偿的陶瓷加热组件，以及用于感应所述光组件温度的温度检测芯片；所述金属结构件一侧安装有光纤适配器，所述陶瓷加热组件粘接在所述金属结构件的另一侧的TO-Can上，且所述陶瓷加热组件安装有柔性电路板，所述柔性电路板与所述温度检测芯片以及承载该温度检测芯片的模块电路板相连，所述金属结构件为圆筒状，所述光纤适配器以及所述TO-Can分别位于所述金属结构件的两个圆面处；所述陶瓷加热组件通过胶水固定在所述光组件的发射端TO-Can上，所述陶瓷加热组件包括方形的第一陶瓷板，所述第一陶瓷板具有供光组件引脚穿过的若干第一通孔，且所述第一陶瓷板上镀有第一薄膜电阻，所述第一薄膜电阻的两电极均设有第一镀金电路，所述光组件的引脚与两个所述第一镀金电路通过所述柔性电路板连接，所述第一通孔有四个。

全文数据：一种应用于工业温度范围的光组件技术领域[0001]本发明涉及光通信领域，具体为应用于工业温度范围的光组件。背景技术[0002]随着光纤通信技术在骨干网、城域网、数据中心的广泛应用，光收发一体模块已经越来越普及，由于光收发一体模块体积的缩小、密度的增大、功耗的增加，行业内对光收发一体模块的温度要求越来越严格。[0003]光收发一体模块的工作温度主要由模块当中的光组件T0SA、R0SA或BIDI来决定，这是因为制造雪崩光敏二极管APD和激光二极管LD的材料特性所决定的，III-V族材料的性能会随着温度变化而发生改变。[0004]雪崩光敏二极管APD是具有内增益的一种光器件。在以m-v族材料制成的光敏二极管的PN结上加上偏置电压后，入射的光被PN结利用生成光生载流子。加大偏置电压会产生“雪崩”（光电流成倍的激增，又叫做增益效应现象，偏置电压越大增益越大，AID灵敏度越高。APD偏置电压与温度之间的系数一般为〇•15V°C_40°C〜25。〇0.1V°C25°C〜85°C;为了保证温度变化时增益不变，常规的做法是在模块电路板上增加一个补偿电路，根据温度变化调整偏置电压。但是因为低温温度范围较大，补偿给APD的电压太多，就有较大的几率出现偏置电压超过APD本身的击穿电压，这种情况下APD就会被损坏。[0005]激光二极管LD中用来做光学增益介质的同样为III-V族材料，且作用波长选择的分布式光栅对工作环境温度也非常敏感光栅的波长选择与温度之间的系数为〇.lnm°C，增益介质峰值位移与温度的系数为〇.6nm°C，所以当处于工业温度范围尤其是低温）时，LD的SMSR边模抑制比）将剧烈的减少，单模工作状态发生变化，因此严重影响甚至中断通信。为了增加LD的工作温度范围，常用的做法是在设计芯片时提高芯片的耦合效率。但是这种状态下又会增加LD的RIN相对噪声强度而不适合高速信号的传输。为了满足工业温度的要求，LD芯片的制造商一般会在芯片端进行不同温度点的筛选。[0006]在需要严格控制波长的WDM波分复用）系统中对LD的波长范围有着更加严格的要求，为了能够实现WDM波长范围的要求，现在行业内比较通用的做法是将热控制器、LD芯片、温度传感器、监测的光子探测器、ESD保护器一起集成在TO-Can中来控制激光二极管的温度。可是这种方法需要复杂的设计和繁琐的工艺来进行实现，因此会增加光组件的成本。发明内容[0007]本发明的目的在于提供一种应用于工业温度范围的光组件，克服目前技术难题，利用现有的低成本的陶瓷加热板替代传统的LD以及APD温度补偿方式，既解决了现有的APD容易损坏的问题又解决了现有的LD成本较高的问题。[0008]为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种应用于工业温度范围的光组件，包括金属结构件，用于对光组件内部芯片进行温度补偿的陶瓷加热组件，以及用于感应所述光组件温度的温度检测芯片;所述金属结构件一侧安装有光纤适配器，所述陶瓷加热组件粘接在在所述金属结构件的另一侧的TO-Can上，且所述陶瓷加热组件安装有柔性电路板，所述柔性电路板与所述温度检测芯片以及承载该温度检测芯片的模块电路板相连。[0009]进一步，所述金属结构件为圆筒状，所述光纤适配器以及所述TO-Can分别位于所述金属结构件的两个圆面处;所述陶瓷加热组件通过胶水固定在所述光组件的发射端T0-Can上，所述陶瓷加热组件包括方形的第一陶瓷板，所述第一陶瓷板具有供光组件引脚穿过的若干第一通孔，且所述第一陶瓷板上镀有第一薄膜电阻，所述第一薄膜电阻的两电极均设有第一镀金电路，所述光组件的引脚与两个所述第一镀金电路通过所述柔性电路板连接。[0010]进一步，两个所述第一镀金电路均沿所述第一陶瓷板边沿延伸;各所述第一通孔均位于两个所述第一镀金电路围绕形成的圈内。[0011]进一步，所述金属结构件为圆筒状，所述光纤适配器以及所述TO-Can分别位于所述金属结构件的两个圆面处;所述陶瓷加热组件通过胶水固定在所述光组件的接收端T0-Can上，所述陶瓷加热组件包括圆形的第二陶瓷板，所述第二陶瓷板具有供光组件引脚穿过的若千第二通孔，且所述第二陶瓷板上镀有第二薄膜电阻，所述第二薄膜电阻的两电极均设有第二镀金电路，所述光组件的引脚与两个所述第二镀金电路通过所述柔性电路板连接。[0012]进一步，两个所述第二镀金电路均分布在所述第二陶瓷板边沿位置，各所述第二通孔均位于两个所述第二镀金电路的同一侧。[0013]进一步，所述金属结构件为长方体状，所述陶瓷加热组件有两个，所述光纤适配器以及两个所述陶瓷加热组件分别粘接在所述金属结构件的三个侧面。[0014]进一步，所述光组件具有发射端和接收端，其中一个陶瓷加热组件粘接在所述T0-Can发射端，另一个陶瓷加热组件粘接在所述TO-Can接收端。[0015]进一步，所述陶瓷加热组件与所述柔性电路板通过焊锡固定[0016]进一步，所述光组件的引脚与所述柔性电路板通过焊锡固定。[0017]本发明的有益效果是：[0018]1、采用高导热效率和低成本的陶瓷加热组件来对光组件内部芯片进行温度补偿，舍弃了传统的APD和LD温度补偿方式，既提高了使用寿命又降低了成本。[0019]2、无需定制带加热电阻或TEC半导体制冷器）的TO-Can来制成需要的光组件，只需要使用市面上通用的TO-Can即可，大大降低了获得原材料的难度，既提高了使用寿命又降低了成本。[0020]3、采用薄膜电阻，比起现有的通过FPC上贴片电阻或外置加热条方式要更加稳定，且价格低廉，可获得性更高。附图说明[0021]图1为本发明实施例提供的一种应用于工业温度范围的光组件具体发射端的陶瓷加热组件的结构示意图；[0022]图2为本发明实施例提供的一种应用于工业温度范围的光组件T0SA的结构示意图；[0023]图3为本发明实施例提供的一种应用于工业温度范围的光组件具有接收端的陶瓷加热组件的结构示意图；[0024]图4本发明实施例提供的一种应用于工业温度范围的光组件ROSA的结构示意图；[0025]图5为本发明实施例提供的一种应用于工业温度范围的光组件应用在BIDI产品上的结构示意图；[0026]附图标记中：1-金属结构件;2-陶瓷加热组件;20-第一陶瓷板;21-第一通孔;22-第一薄膜电阻;23-第一镀金电路;24-第二陶瓷板;25-第二通孔;26-第二薄膜电阻;27-第二镀金电路;3-光纤适配器;4-柔性电路板;5-TO-Can。具体实施方式[0027]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。[0028]请参阅图1-4，本发明实施例提供一种应用于工业温度范围的光组件，包括有金属结构件1，陶瓷加热组件2,以及用于感应所述光组件温度的温度检测芯片，其中陶瓷加热组件2用作对光组件内部芯片进行温度补偿，比起现有的通过APD来进行温度补偿要更加稳定，使用寿命长，比起现有的LD成本又要低廉很多。金属结构的一侧安装有光纤适配器3,另一侧通过T0-Can5封装陶瓷加热组件2,无需定制带加热电阻的TO-Can5来制成需要的光组件，只需要使用市面上通用的TO-Can5即可，大大提高了原材料的可获得性。陶瓷加热组件2安装有柔性电路板4，柔性电路板4与所述温度检测芯片以及承载该温度检测芯片的模块电路板相连。温度检测模块为现有模块，它能够感知管组件周围的温度，然后通过FPC柔性电路板4来给陶瓷加热组件2提供电流，陶瓷加热组件2开始工作产生热量，最后传导至光组件内部来实现对其芯片进行温度补偿的功能。[0029]以下为具体实施例：[0030]实施例1，请参阅图1和图2,金属结构件1为圆筒状，上述的光纤适配器3以及陶瓷加热组件2分别位于该圆筒状金属结构件1的两个圆面处。光组件为T0SA，陶瓷加热组件2通过胶水固定在本光组件的发射端T〇-Can上，陶瓷加热组件2包括第一陶瓷板20,它是方形的，在第一陶瓷板20上贯通若干第一通孔21，优选的为4个，可以供T0SA的4个引脚穿过，在第一陶瓷板20上镀第一薄膜电阻22,该电阻覆盖整个方形陶瓷板的面，但在第一通孔21处贯通，配合引脚的出入。在第一薄膜电阻22的两电极均设有第一镀金电路23，光组件的引脚与两个第一镀金电路23通过柔性电路板4连接。使用第一镀金电路23来将电阻的两极引出，且采用的第一薄膜电阻22比起现有的通过FPC上贴片电阻或外置加热条方式要更加稳定，且价格低廉，可获得性更高。本实施例是陶瓷加热组件2用作T0SA的实施方式。在本实施例中，第一陶瓷板20也可以做成圆形或其他形状。[0031]进一步优化上述方案，请参阅图1，两个所述第一镀金电路23均沿所述第一陶瓷板2〇边沿延伸，各所述第一通孔21均位于两个所述第一镀金电路23围绕形成的圈内。沿形的陶瓷板的边缘镀第一镀金电路23,能够为几个第一通孔21预留出位置，避免与它们产生干涉。[0032]实施例2,图，3以及图4,金属结构件1也为圆筒状，上述的光纤适配器3以及陶瓷加热组件2分别位于该圆筒状金属结构件1的两个圆面处。所述光组件为R0SA端，陶瓷加热组件2通过胶水固定在所述光组件的接收端T〇-Can上，陶瓷加热组件2包括第二陶瓷板24，它是圆形的，在第二陶瓷板24上贯通若干第二通孔25,优选的为5个，可以供光组件ROSA的5个引脚穿过，在第二陶瓷板24上镀第二薄膜电阻26,该电阻覆盖整个圆形陶瓷板的面，但在几个第二通孔25处贯通，配合引脚的出入。在第二薄膜电阻26的两电极均设有第二镀金电路，光组件的引脚与两个镀金电路通过柔性电路板4连接。使用第二镀金电路27来将电阻的两极引出，且采用的第二薄膜电阻2e比起现有的通过FPC上贴片电阻或外置加热条方式要更加稳定，价格低廉，可获得性更高。本实施例是陶瓷加热组件2用作ROSA端的实施方式。在本实施例中，第二陶瓷板24也可以做成方形或其他形状。[0033]进一步优化上述方案，请参阅图3,两个所述第二镀金电路27均分布在所述第二陶瓷板24边沿位置，各所述第二通孔25均位于两个所述第二镀金电路27的同一侧。与上述T0SA封装相同，此处这么设计的目的也是为了防止干涉。[0034]作为本发明实施例的优化方案，当上述的金属结构件1是长方体状时，陶瓷加热组件2有两个，它们就是上述的两个实施例中的陶瓷加热组件2。此时，光纤适配器3以及两个陶瓷加热组件2分别位于金属结构件1的三个侧面。[0035]进一步优化上述方案，实施例3,请参阅图5,光组件具有发射端和接收端，其中一个陶瓷加热组件2粘接在所述TO-Can发射端，另一个陶瓷加热组件2粘接在所述TO-Can接收端，本实施例中将上述的两种端口用在同一产品上，适合应用在BIDI产品上。[0036]继续优化上述方案，实施例4,光组件具有两个发射端，两个陶瓷加热组件2分别粘接在T〇-Can两个发射端。[0037]继续优化上述方案，实施例5,光组件具有两个接收端，两个陶瓷加热组件2分别粘接在T〇-Can两个接收端。[0038]作为本发明实施例的优化方案，陶瓷加热组件2与所述柔性电路板4通过焊锡固定，光组件的引脚与所述柔性电路板4通过焊锡固定。采用焊锡固定能够固定牢靠。另外，陶瓷加热组件2与光组件TO-Can5之间使用导热胶进行粘接，使用导热胶进行粘连，中间不存在热阻。[0039]上述的ROSA端的光组件是光接收组件，T0SA端的光组件是光发射组件，TO-Can5是一种封装方式。[0040]尽管己经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利要求：1.一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:包括金属结构件，用于对光组件内部芯片进行温度补偿的陶瓷加热组件，以及用于感应所述光组件温度的温度检测芯片;所述金属结构件一侧安装有光纤适配器，所述陶瓷加热组件粘接在在所述金属结构件的另一侧的TO-Can上，且所述陶瓷加热组件安装有柔性电路板，所述柔性电路板与所述温度检测芯片以及承载该温度检测芯片的模块电路板相连。2.如权利要求1所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:所述金属结构件为圆筒状，所述光纤适配器以及所述TO-Can分别位于所述金属结构件的两个圆面处;所述陶瓷加热组件通过胶水固定在所述光组件的发射端TO-Can上，所述陶瓷加热组件包括方形的第一陶瓷板，所述第一陶瓷板具有供光组件引脚穿过的若千第一通孔，且所述第一陶瓷板上镀有第一薄膜电阻，所述第一薄膜电阻的两电极均设有第一镀金电路，所述光组件的引脚与两个所述第一镀金电路通过所述柔性电路板连接。3.如权利要求2所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:两个所述第一镀金电路均沿所述第一陶瓷板边沿延伸;各所述第一通孔均位于两个所述第一镀金电路围绕形成的圈内。4.如权利要求1所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:所述金属结构件为圆筒状，所述光纤适配器以及所述TO-Can分别位于所述金属结构件的两个圆面处;所述陶瓷加热组件通过胶水固定在所述光组件的接收端TO-Can上，所述陶瓷加热组件包括圆形的第二陶瓷板，所述第二陶瓷板具有供光组件引脚穿过的若干第二通孔，且所述第二陶瓷板上镀有第二薄膜电阻，所述第二薄膜电阻的两电极均设有第二镀金电路，所述光组件的引脚与两个所述第二镀金电路通过所述柔性电路板连接。5.如权利要求4所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:两个所述第二镀金电路均分布在所述第二陶瓷板边沿位置，各所述第二通孔均位于两个所述第二镀金电路的同一侧。6.如权利要求1所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:所述金属结构件为长方体状，所述陶瓷加热组件有两个，所述光纤适配器以及两个所述陶瓷加热组件分别粘接在所述金属结构件的三个侧面。7.如权利要求6所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:所述光组件具有发射端和接收端，其中一个陶瓷加热组件粘接在所述T0-Can发射端，另一个陶瓷加热组件粘接在所述TO-Can接收端。8.如权利要求1所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:所述陶瓷加热组件与所述柔性电路板通过焊锡固定。9.如权利要求1所述的一种应用于工业温度范围的光组件，其特征在于:所述光组件的引脚与所述柔性电路板通过焊锡固定。

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