[發明專利]一種寬溫低功耗集成光發射組件

有效

• 申請號: 201711429530.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108008500B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 宋小平;徐紅春;劉成剛;岳陽陽
• 申請（專利權）人: 武漢電信器件有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

本發明涉及一種寬溫低功耗集成光發射組件，其特征在于：包括熱敏感元件、TEC(8)、管殼，所述管殼上設置有引腳；所述TEC(8)包括由上至下依次排列的第二層冷面(16)、第二層半導體制冷元件(17)、第一層冷面(18)、第一層半導體制冷元件(19)、TEC熱面(20)組成的雙層制冷器單元，所述熱敏感元件固定于TEC(8)的第二層冷面(16)上，所述第一層冷面(18)上設置有隔熱體，該隔熱體分別與第二層冷面(16)、引腳連接，第一層半導體制冷元件(19)通過電極與第二層半導體制冷元件(17)連接；本發明裝置采用雙層TEC結構，相對現有同類器件封裝結構，單位面積內制冷制熱效率更高，功耗更低，可工作在更寬的溫度范圍。

技術領域

本發明涉及一種能工作在-40℃～85℃帶熱電制冷的光發射組件，主要應用于100G光模塊中，本發明屬于通信以及光電子領域。

背景技術

隨著4G進入規模商用階段，未來的第五代移動通信(5G)已成為全球研發熱點。從未來移動互聯網和物聯網主要應用場景、業務需求及挑戰出發，5G的主要技術場景有四大特點：連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠。其中低功耗大連接場景主要面向智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感和數據采集為目標的應用場景，具有小數據包、低功耗、海量連接等特點。這類終端分布范圍廣、數量眾多，不僅要求網絡具備超千億連接的支持能力，滿足100G連接數密度指標要求，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本，在這種大環境下，對滿足寬溫(-40℃～85℃)的發射組件有了大量的市場需求。

在現有技術的條件下，集成EML光發射組件的應用環境主要是-5℃～70℃，如圖1、圖2，不能滿足在惡劣溫度條件下的工作要求。造成不能夠在寬溫工作的主要原因有：由金絲熱傳導帶來的被動熱載太大；多個物料用焊料或膠粘接在一起，熱阻較大，導致工作溫度受限；TEC單位面積制冷效率有限，使得器件不能夠在寬溫(-40℃～85℃)條件下工作。綜上，一種能滿足寬溫低功耗集成光發射組件的應用前景十分廣泛。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現在技術的不足，提供一種寬溫低功耗集成光發射組件。

一種寬溫低功耗集成光發射組件，包括熱敏感元件、TEC、管殼，所述管殼上設置有引腳；所述TEC包括由上至下依次排列的第二層冷面、第二層半導體制冷元件、第一層冷面、第一層半導體制冷元件、TEC熱面組成的雙層制冷器單元，所述熱敏感元件固定于TEC的第二層冷面上，所述第一層冷面上設置有隔熱體，該隔熱體分別與第二層冷面、引腳連接，第一層半導體制冷元件通過電極與第二層半導體制冷元件連接。

進一步包括準直光學單元、合波組件、管殼、輸出單元，熱敏感元件、背光探測器、半導體激光器芯片、熱敏電阻，所述背光探測器、半導體激光器芯片、熱敏電阻固定于TEC的第二層冷面上，所述半導體激光器芯片的發射光通過光學準直單元傳輸至合波組件。

所述隔熱體采用隔熱墊塊，隔熱墊塊設置于第二層冷面上。

所述背光探測器、半導體激光器芯片、熱敏電阻固定于第二層冷面上，第二層冷面一端連接到管殼，另一端連接過渡塊上。

所述半導體激光器芯片安裝在過渡塊上，過渡塊與第二層冷面固定。

所述隔熱墊塊采用導熱系數低的材料。

所述光學準直單元設置于TEC的第一層冷面上。

進一步包括光隔離器、匯聚光學組件、插針組件、管蓋，所述合波光學元件固定在管殼底部，隔離器固定在管殼的光窗上；匯聚光學元件固定在管殼上，插針組件固定在匯聚光學元件上。

所述管殼采用具有高頻傳輸線結構的管殼，殼體采用可伐材料，管殼底部采用鎢銅，管殼上設置有藍寶石密封光窗。

所述第二層冷面采用AL2O3或者ALN，該冷面設置有設計圖案。