[发明专利]具有集成安装的热电冷却器的光电转换器

说明书

技术领域

本发明大体上涉及通过光纤电缆系统传输光信号的光电接口。特别地，描述了使用集成安装热电冷却器为光电转换器提供主动冷却的光电接口组装的装置和方法。

背景技术

随着光信号在光纤网络中传输的技术发展和数据中心越来越先进，垂直腔面发射激光器(VCSEL)被越来越多的应用在光电转换器中用于通过光纤电缆发射光。VCSEL往往需要在高带宽的条件下运行，并且VCSEL的性能时常取决于VCSEL及其周围环境的温度。

发明内容

因此，本发明在此描述的实施方式提供改进的光电接口及其组件，以及组装光电接口的改进方法，为光电转换器(例如，VCSEL)提供主动冷却以促进光电转换器的优化运行并且在光电转换器寿命结束前将其故障最小化。此外，在此描述的该装置和方法的实施方式允许用户配置用于光电转换器运行的温度范围，使得转换器根据用户的需求和偏好保持在所需的温度范围。

因此，在一些实施方式中，提供了一种装置，其包括印刷电路板组件和光电转换器，所述光电转换器支撑在印刷电路板组件上，并且配置为在光信号和相应电信号之间转换，用于通过光纤电缆相应发射或接收光信号。该装置还包括热电冷却器和热电冷却器驱动器，所述热电冷却器固定到光电转换器，并且配置为从光电转换器移除热，所述热电冷却器驱动器支撑在印刷电路板组件上，并且包含配置为激活和停用热电冷却器的驱动电路。该装置还包括微控制器，其配置为监测印刷电路板组件的温度并且与热电冷却器驱动器通信以至少部分地根据监测的温度选择性地激活和停用热电冷却器，从而调节光电转换器的温度

在一些实施方式中，光电转换器包含垂直腔面发射激光器(VCSEL)。另外地或可选地，光电转换器可包含光探测器(PD)。该光电转换器可包含VCSEL和PD，并且热电冷却器可固定到VCSEL平面表面和PD平面表面的至少一个。在某些情况下，热电冷却器可直接通过环氧树脂固定到光电转换器。

微控制器可由用户配置以选择性地激活和停用热电冷却器，以将光电转换器保持在用户定义的温度范围内。在一些实施方式中，该装置可包含热传感器，并且该微控制器可配置为与热传感器通信，以监测印刷电路板组件的温度。

在一些情况下，该装置可进一步包含光电转换器驱动器，其支撑在印刷电路板组件上，并且光电转换器驱动器可包含配置为控制光电转换器运行的驱动电路。该光电转换器驱动器可配置为检测光电转换器的电流。该微控制器可进一步配置为基于光电转换器驱动器检测的电流确定光电转换器的温度，并且该微控制器可配置为至少部分地基于光电转换器的温度选择性地激活和停用热电冷却器。在一些情况下，该热电冷却器驱动器配置为接收检测的穿过热电冷却器的电压降并且将该检测的电压降通信到微控制器，并且微控制器可配置与热电冷却器驱动器通信，以至少部分基于电压降选择性地激活和停用热电冷却器。

在其它实施方式中，提供了组装光电接口的方法，该方法包括将光电转换器安装在印刷电路板组件上并且将热电冷却器固定到光电转换器。该光电转换器可配置为在光信号和相应电信号之间转换，用于通过光纤电缆相应地发射或接收光信号，并且热电冷却器可配置为从光电转换器移除热量。热电冷却器驱动器可安装在印刷电路板组件上，并且该热电冷却器驱动器可连接到热电冷却器。该热电冷却器驱动器可包含配置为激活和停用热电冷却器的驱动电路。该方法可进一步包括将微控制器安装在印刷电路板组件上并且将微控制器连接到热电冷却器驱动器。该微控制器可配置为监控印刷电路板组件的温度并且与热电冷却器驱动器通信，以至少部分地基于监测温度选择性地激活和停用热电冷却器，以便调节光电转换器的温度。

该光电转换器可包含垂直腔面发射激光器(VCSEL)。另外地或可选地，该光电转换器包含光探测器(PD)。在一些情况下，该光电转换器可包含VCSEL和PD，并且该方法可进一步包括将热电冷却器固定到VCSEL平面表面和PD平面表面的至少一个。该热电冷却器通过环氧树脂直接固定到光电转换器。

该微控制器可由用户配置，以选择性地激活和停用热电冷却器，以将光电转换器保持在用户定义的温度范围内。在一些实施方式中，该方法可进一步包括将热传感器安装在印刷电路板组件并且将热传感器连接到微控制器，其中该微控制器配置为与热传感器通信以监测印刷电路板组件的温度。