本发明涉及光通信设备的技术领域，具体涉及一种高稳定性光发送器。
背景技术：
随着三网融合的具体实施、物联网和云计算的快速发展，用户对带宽的需求不断快速增长，迫切需要提升现有光纤通信网络(骨干网、城域网和接入网)的传输速率和容量。dwdm系统以其巨大的带宽资源、丰富的业务接入类型、易升级扩容和节约光纤资源等优点在骨干网中广泛应用并逐步渗入城域网。更高传输速率、更高分路比、更强组网能力及更好兼容性速率可达10gb/s的pon已经在接入网规模商用。dwdm系统要求波长间隔在0.2nm～1.6nm，在10gb/spon光线路终端(olt)，下行为1577nm(1575～1580nm)的10gb/s光发射信号，这对光发射器组件的啁啾效应和发射光波长稳定性提出了很高要求，而发射光波长的温度性又容易受到温度影响。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种高稳定性光发送器，具有基于实时温度控制及背向光电流的自动调节提高光发射器组件的波长的稳定性的优点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高稳定性光发送器，包括：
to管座及设置在所述to管座上的to管帽，所述to管座与to管帽之间形成密封空腔，所述to管帽正对to管座的一侧穿设有透镜，所述to管座的中心轴线与透镜的光轴同轴；
所述to管座上设置有制冷器，所述制冷器位于密封空腔内，所述制冷器上设置有热沉，所述热沉与to管座的中心轴线垂直，所述热沉上设置有棱镜、光发射器及背光监控器，所述棱镜和背光管分别位于光发射器的两侧，所述透镜位于棱镜、光发射器及背光监控器的正上方；
所述热沉上还设置有温度传感器；
所述to管座上还设置有引脚座，所述引脚座位于密封空腔内，所述引脚座上穿设有多根分别用于将制冷器、光发射器、背光监控器及温度传感器与外接器件连接的引脚。
通过上述技术方案，在使用本光发送器时，透镜用于将光发射器产生的前相光汇聚成准直状态，以便耦合至光纤中进行传输。热沉将光发射器在工作时产生的热量传导至制冷器上进行热交换，用于对光发射器进行散热，制冷器将热量通过to管座导出。需要说明的是，同时，在工作过程中，温度传感器用于采集热沉的温度信息，并输出至外部的信号处理器，经信号处理器处理后的温度信息发送至tec驱动器，tec驱动器根据温度信息精确控制制冷器制冷，对光发射器散热，使得光发射器的工作环境温度处于较为恒定的温度，提高光发射器输出的波长的稳定性。同时，光发射器的背向光射到背光监控器上后，实时监控光发射器的前向出光功率，并通过背向光电流的变化自动调节光发射器的前向出光功率，提高光发射器输出的波长的稳定性。
优选的，所述透镜为非球面透镜。
优选的，所述制冷器为tec制冷器。
通过上述技术方案，tec制冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。
优选的，所述热沉设置在tec制冷器的冷端上。
通过上述技术方案，热沉将光发射器在工作时产生的热量传导至tec制冷器的冷端上进行热交换，用于对光发射器进行散热。tec制冷器通过帕尔贴效应将热量通过to管座导出。
优选的，所述温度传感器包括热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述热沉上。
通过上述技术方案，热敏电阻的阻值随温度变化而变化，实现热沉温度的监控。外部的信号处理器件的输入端通过引脚与热敏电阻连接，减少设置在to管帽内的元器件，能够有效减少光发送器的封装尺寸。
优选的，所述to管座上还设置有两个引脚座，两个所述引脚座均位于密封空腔内，两个所述引脚座分别位于制冷器的两侧，所述引脚座上穿设有四根引脚。
通过上述技术方案，合理利用to管帽与to管座之间形成的密封空腔，能够有效减少光发送器的封装尺寸。
优选的，所述制冷器、光发射器、背光监控器及温度传感器通过金线与引脚连接。
通过上述技术方案，引脚用于对制冷器、光发射器、背光监控器及温度传感器供电及信号传递。
优选的，所述背光监控器为监控光电二极管mpd。
综上所述，本发明的有益效果为：
1、本发明具有基于实时温度控制及背向光电流的自动调节提高光发射器组件的波长的稳定性的优点；
2、本发明将非球面透镜设置在to管帽内，无需在光发送器的内部设置透镜，具有有效减少光发送器的封装尺寸、降低生产成本的优点。
附图说明
图1为本发明的部分剖视图；
图2为本发明隐藏to管帽后用于展示引脚座的结构示意图；
图3为本发明的实施例用于展示内置分布式布拉格反射镜的半导体激光器芯片的结构示意图；
图4为本实用的实施例用于展示注入分布式布拉格反射镜的电流与输出波长的对应关系示意图。
图中，1、to管座；11、制冷器；12、热沉；2、to管帽；3、透镜；4、棱镜；5、光发射器；6、背光监控器；7、热敏电阻；8、引脚座；9、引脚。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1～4，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参照图1、2，一种高稳定性光发送器，包括：to管座1、to管帽2、制冷器11、棱镜4、光发射器5及背光监控器6，下面对本光发送器的结构进行详细说明。
参照图1，to管帽2设置在to管座1上，to管帽2正对to管座1的一侧开设有出光开口，to管帽2的出光开口上盖设有光窗，使得to管座1与to管帽2之间形成密封空腔。to管帽2的出光开口内设置有非球面透镜3，to管座1的中心轴线与非球面透镜3的光轴同轴。
值得说明的是，本光发送器将非球面透镜3设置在to管帽2内，无需在光发送器的内部设置透镜3，能够有效减少光发送器的封装尺寸，降低生产成本。
参照图1、2，to管座1上设置有制冷器11，制冷器11位于密封空腔内，制冷器11上设置有热沉12，热沉12与to管座1的中心轴线垂直。热沉12上设置有棱镜4、光发射器5及背光监控器6，棱镜4和背光管分别位于光发射器5的两侧，透镜3位于棱镜4、光发射器5及背光监控器6的正上方。非球面透镜3用于将光发射器5产生的前相光汇聚成准直状态，以便耦合至光纤中进行传输。作为优选的，制冷器11为tec制冷器11，热沉12设置在tec制冷器11的冷端上。
具体的，热沉12将光发射器5在工作时产生的热量传导至tec制冷器11的冷端上进行热交换，用于对光发射器5进行散热。tec制冷器11通过帕尔贴效应将热量通过to管座1导出。需要说明的是，帕尔贴效应是指当直流电流通过ec制冷器11时，半导体制冷器11的冷端吸热，热端放热的现象。
值得说明的是，本实施例中，热沉12可采用可表面金属化的热导率大于180w/mk，热膨胀系数小于8*10-6℃的金属或陶瓷。还值得说明的是，本实施例中，热沉12可以在满足常规的to封装尺寸的前提下，尽量制作的大一些，这样，可以提高光发射器5的散热效率；同时，对于制冷器11的尺寸和性能的设计使之满足to封装的小型尺寸，又可以达到最佳的制冷效率和最小的功耗。
参照图1、2，to管座1上还设置有两个引脚座8，两个引脚座8均位于密封空腔内，两个引脚座8分别位于制冷器11的两侧，引脚座8上穿设有四根引脚9。制冷器11、光发射器5、背光监控器6及温度传感器通过金线与引脚9连接，用于对制冷器11、光发射器5、背光监控器6及温度传感器供电及信号传递。
参照图1、2，热沉12上还设置有温度传感器，温度传感器包括热敏电阻7，热敏电阻7设置在热沉12上。具体的，热敏电阻7的阻值随温度变化而变化，实现热沉12温度的监控。值得说明的是，本实施例中，光发送器在使用时还连接有信号处理器，外部的信号处理器件的输入端通过引脚9与热敏电阻7连接，减少设置在to管帽2内的元器件，能够有效减少光发送器的封装尺寸。
还值得说明的是，本实施例中，光发送器在使用时还连接有tec驱动器，tec驱动器通过引脚9与tec制冷器11连接。外部的信号处理器的输出端与tec驱动器的输入端连接。作为优选的，本实施例中，tec驱动器包括max8520芯片，驱动电流为1.5a。外部的信号处理器的输出端与max8520芯片的输入端连接，用于精准控制tec制冷器11根据热沉12的实时温度制冷，使得光发射器5的工作环境温度处于较为恒定的温度，提高光发射器5的输出波长的稳定性。
参照图1、2，为了实现对光发射器5前向出光功率的监控，本光发送器设置有背光监控器6，值得说明的是，本实施例中，背光监控器6为监控光电二极管mpd。
具体的，光发射器5的背向光射到监控光电二极管mpd上后，监控光电二极管mpd可以根据该后向光产生光电流，光强度越大，产生的光电流就越大。通过该光电流的大小和光发射器5的前后出光比，就可以实时监控光发射器5的前向出光功率，并通过背向光电流的变化自动调节半光发射器5的前向出光功率。
参照图3，值得说明的是，本发明实施例中光发射器5包括半导体激光器芯片，半导体激光器芯片内置分布式布拉格反射镜(distributedbraggreflection，简称dbr)。利用dbr的特性，通过改变注入到dbr电流的大小以及对dbr温度的调节实现波长的连续可调。其中，从图3中可以看出，该芯片主要分为活性区301(也可称为有源区)、相位控制区302和布拉格反射光栅区303(也可称为dbr区)。当注入dbr区的电流发生变化时，dbr区的载子浓度发生变化，折射率也发生了变化，从而导致其产生的中心波长发生变化。结合图4，随着dbr区电流的增加，半导体激光器芯片产生的中心波长呈阶梯形递减趋势，递减步长约为0.8nm(纳米)，由于电流的变化对输出波长的变化影响较大，所以此调节称为粗调。而且从图4可以看出，输出波长的递减速度随着电流的增加而逐渐减小，当电流增加到20ma(毫安)时，输出波长基本保持不变，故通过改变dbr区的电流，可以实现大约10nm左右的波长调节范围。
本实施例的实施原理为：在使用本光发送器时，非球面透镜3用于将光发射器5产生的前相光汇聚成准直状态，以便耦合至光纤中进行传输。热沉12将光发射器5在工作时产生的热量传导至tec制冷器11的冷端上进行热交换，用于对光发射器5进行散热。tec制冷器11通过帕尔贴效应将热量通过to管座1导出。需要说明的是，帕尔贴效应是指当直流电流通过tec制冷器11时，tec制冷器11的冷端吸热，热端放热的现象。同时，在工作过程中，热敏电阻7用于采集热沉12的温度信息，并输出至外部的信号处理器，经信号处理器处理后的温度信息发送至tec驱动器，tec驱动器根据温度信息精确控制tec制冷器11制冷，对光发射器5散热，使得光发射器5的工作环境温度处于较为恒定的温度。同时，光发射器5的背向光射到监控光电二极管mpd上后，监控光电二极管mpd可以根据该后向光产生光电流，光强度越大，产生的光电流就越大。通过该光电流的大小和光发射器5的前后出光比，就可以实时监控光发射器5的前向出光功率，并通过背向光电流的变化自动调节半光发射器5的前向出光功率，提高光发射器5输出的波长的稳定性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
1.一种高稳定性光发送器，其特征在于，包括：
to管座(1)及设置在所述to管座(1)上的to管帽(2)，所述to管座(1)与to管帽(2)之间形成密封空腔，所述to管帽(2)正对to管座(1)的一侧穿设有透镜(3)，所述to管座(1)的中心轴线与透镜(3)的光轴同轴；
所述to管座(1)上设置有制冷器(11)，所述制冷器(11)位于密封空腔内，所述制冷器(11)上设置有热沉(12)，所述热沉(12)与to管座(1)的中心轴线垂直，所述热沉(12)上设置有棱镜(4)、光发射器(5)及背光监控器(6)，所述棱镜(4)和背光管分别位于光发射器(5)的两侧，所述透镜(3)位于棱镜(4)、光发射器(5)及背光监控器(6)的正上方；
所述热沉(12)上还设置有温度传感器；
所述to管座(1)上还设置有引脚座(8)，所述引脚座(8)位于密封空腔内，所述引脚座(8)上穿设有多根分别用于将制冷器(11)、光发射器(5)、背光监控器(6)及温度传感器与外接器件连接的引脚(9)。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性光发送器，其特征在于，所述透镜(3)为非球面透镜(3)。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性光发送器，其特征在于，所述制冷器(11)为tec制冷器(11)。
4.根据权利要求3所述的一种高稳定性光发送器，其特征在于，所述热沉(12)设置在tec制冷器(11)的冷端上。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性光发送器，其特征在于，所述温度传感器包括热敏电阻(7)，所述热敏电阻(7)设置在所述热沉(12)上。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种高稳定性光发送器，其特征在于，所述to管座(1)上还设置有两个引脚座(8)，两个所述引脚(9)座(8)均位于密封空腔内，两个所述引脚座(8)分别位于制冷器(11)的两侧，所述引脚座(8)上穿设有四根引脚(9)。
7.根据权利要求6所述的一种高稳定性光发送器，其特征在于，所述制冷器(11)、光发射器(5)、背光监控器(6)及温度传感器通过金线与引脚(9)连接。
8.根据权利要求1所述的一种高稳定性光发送器，其特征在于，所述背光监控器(6)为监控光电二极管mpd。
技术总结