專利名稱：恒溫光纖收發(fā)器及其溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖收發(fā)器，尤其涉及一種自適應(yīng)環(huán)境溫度的恒溫光纖收發(fā)器及其溫度控制方法。
背景技術(shù)：
以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它以可靠性高、媒體信息量大、易于擴(kuò)展和更新等優(yōu)點(diǎn)，在企業(yè)、學(xué)校等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)IEEE802.3 Ethernet標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以太網(wǎng)每段同軸電纜長(zhǎng)度不得超過(guò)500m，通過(guò)中繼器互聯(lián)后，網(wǎng)絡(luò)最大距離也不得超過(guò)2.8km。而光纖通信技術(shù)，卻能超越以太網(wǎng)的地域限制，把傳輸距離擴(kuò)展到幾十公里，滿足數(shù)據(jù)通信的需要。將以太網(wǎng)和光纖通信結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮二者的優(yōu)越性，可以大大提高系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和可靠性。圖1是基于以太網(wǎng)的10/100M光纖收發(fā)器原理框圖。從計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡出來(lái)的雙極性MLT-3數(shù)據(jù)信號(hào)，由RJ45接口，經(jīng)過(guò)耦合變壓器后，變成單極性電平信號(hào)，送至以太網(wǎng)收發(fā)器，產(chǎn)生的高速PECL(Pseudo Emitter Coupled Logic)信號(hào)通過(guò)光收發(fā)模塊(光電轉(zhuǎn)換電路)轉(zhuǎn)換成載有信息的光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸出去。相反，光收發(fā)模塊將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成PECL高速數(shù)據(jù)電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)耦合變壓器送至計(jì)算機(jī)，從而完成光信號(hào)轉(zhuǎn)電信號(hào)和電信號(hào)轉(zhuǎn)光信號(hào)的兩個(gè)過(guò)程。但在這兩個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，外界環(huán)境尤其是溫度對(duì)光纖收發(fā)器的影響很大，并且光纖收發(fā)器自身工作也會(huì)產(chǎn)生熱，這些都使光收發(fā)模塊中的激光器的溫度升高，因光激光器輸出的光功率很容易受到溫度的影響，從而降低了光收發(fā)器的穩(wěn)定性，并且增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`差率。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種恒溫光纖收發(fā)器及其溫度控制方法，能夠根據(jù)環(huán)境溫度的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)自身的溫度，使光纖收發(fā)器處于能夠正常工作的溫度范圍內(nèi)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種恒溫光纖收發(fā)器，包括光收發(fā)模塊，所述光收發(fā)模塊包括激光器，還包括用于感應(yīng)激光器表面的溫度并控制其溫度處于一定范圍的溫控模塊。
所述溫控模塊包括溫度感應(yīng)單元、比較器和溫度調(diào)節(jié)單元；所述溫度感應(yīng)單元位于激光器表面，所述溫度感應(yīng)單元的輸出端耦合至比較器的第一輸入端，用于將感應(yīng)溫度的電壓信號(hào)輸出到比較器并與設(shè)定的電壓信號(hào)比較；所述比較器的輸出端與溫度調(diào)節(jié)單元相連，用于根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的信號(hào)控制溫度調(diào)節(jié)單元?jiǎng)幼鳌?br> 優(yōu)選地，所述溫度感應(yīng)單元包括串聯(lián)的第一電阻和熱敏電阻，所述熱敏電阻與激光器表面良好接觸，所述第一電阻和熱敏電阻串聯(lián)在電源端和接地之間，第一電阻和熱敏電阻的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)為溫度感應(yīng)單元的輸出端。
優(yōu)選地，所述溫度調(diào)節(jié)單元為致冷器，所述致冷器的制冷面與激光器表面接觸，可進(jìn)行冷熱的兩面調(diào)節(jié)。
進(jìn)一步地，所述溫控模塊還包括位于致冷器的制熱面表面的散熱器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種恒溫光纖收發(fā)器的溫度控制方法，包括光收發(fā)模塊，所述光收發(fā)模塊包括激光器，其特征在于包括以下步驟1)溫度感應(yīng)單元感應(yīng)激光器的溫度并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)；2)將溫度的電壓與設(shè)定電壓比較；3)根據(jù)步驟2)的比較結(jié)果控制溫度調(diào)節(jié)單元制熱或制冷。
優(yōu)選地，將正熱敏電阻串聯(lián)第一電阻后作為溫度感應(yīng)單元，并將正熱敏電阻與激光器的表面良好接觸；將致冷器作為溫度調(diào)節(jié)單元，并將致冷器的制冷面與激光器的表面接觸。
步驟3)的溫度控制包括以下步驟如果溫度的電壓大于設(shè)定電壓則控制致冷器的制冷面制冷；如果溫度的電壓小于設(shè)定電壓則控制致冷器的制熱面制熱；如果溫度的電壓等于設(shè)定電壓則控制致冷器不制冷也不制熱。
進(jìn)一步地，將散熱器設(shè)置于致冷器的制熱面的表面上。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)溫度感應(yīng)單元感應(yīng)出激光器的表面溫度，并通過(guò)比較器控制激光器表面的致冷器動(dòng)作，當(dāng)溫度升高時(shí)控制致冷器制冷，致冷器的制熱面表面的散熱器將熱量散發(fā)出去；當(dāng)溫度降低時(shí)控制致冷器制熱，從而使激光器基本保持恒定溫度，也保證了光收發(fā)模塊處于恒定溫度，從而保證了整個(gè)光纖收發(fā)器工作的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是現(xiàn)有的光纖收發(fā)器的組成方框圖；圖2是本發(fā)明的光纖收發(fā)器的組成方框圖；圖3是本發(fā)明的溫控模塊的一種實(shí)施例的方框圖；圖4是本發(fā)明的溫控模塊的一種實(shí)施例的電路圖；圖5是本發(fā)明的溫度控制流程圖。
具體實(shí)施方式如圖2所示，本發(fā)明在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加了溫控模塊，位于激光器的表面，用于感應(yīng)激光器表面的溫度并控制其溫度處于一定范圍。
如圖3所示為一種實(shí)施例的方框圖，包括溫度感應(yīng)單元、比較電壓輸出單元、第一電壓跟隨單元、第二電壓跟隨單元、比較器和溫度調(diào)節(jié)單元；溫度調(diào)節(jié)單元為致冷器，致冷器一面致冷，另一面致熱。溫度感應(yīng)單元位于激光器表面，溫度感應(yīng)單元的輸出端通過(guò)第一電壓跟隨單元耦合至比較器的第一輸入端，用于將感應(yīng)溫度的電壓信號(hào)輸出到比較器并與設(shè)定的電壓信號(hào)比較；比較電壓輸出單元的輸出端通過(guò)第二電壓跟隨單元耦合至比較器的第二輸入端；比較器的輸出端與致冷器兩端相連，用于根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的信號(hào)控制致冷器制冷或制熱。
如圖4所示，溫度感應(yīng)單元包括串聯(lián)的第一電阻R1和熱敏電阻RT，述熱敏電阻RT與激光器表面良好接觸，第一電阻R1和熱敏電阻RT串聯(lián)在+5V電源端和接地之間，第一電阻R1為電位器，第一電阻R1和熱敏電阻RT的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)為溫度感應(yīng)單元的輸出端。比較電壓輸出單元包括串聯(lián)的第四電阻R4和第五電阻R5，第四電阻R4和第五電阻R5串聯(lián)在+5V電源端和接地之間，第四電阻R4和第五電阻R5的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)為比較電壓輸出單元的輸出端。芯片LM358是內(nèi)部包含有兩個(gè)統(tǒng)一供電，相互獨(dú)立的運(yùn)算放大器的集成電路，芯片LM358的引腳1，2，3組成的運(yùn)算放大器被連接成第一電壓跟隨器，第一電阻R1和熱敏電阻RT的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)與引腳3連接；同樣，引腳5，6，7組成的運(yùn)算放大器也被連接成第二電壓跟隨器，第四電阻R4和第五電阻R5的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)與引腳5連接，提供比較電壓。芯片LM4871是內(nèi)部包含有運(yùn)算放大器的功率放大器，完成比較器的功能。熱敏電阻RT和光收發(fā)模塊內(nèi)部激光器良好接觸，先調(diào)節(jié)電位器R1使LM4871的引腳3，8端的電壓為零，即流過(guò)致冷器電流為零，致冷器不致冷也不致熱，此時(shí)的環(huán)境溫度為初始溫度或稱標(biāo)準(zhǔn)溫度或稱為設(shè)定溫度。
其原理是把熱敏電阻安裝在光收發(fā)模塊里激光器表面上，當(dāng)激光器表面溫度升高或降低超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，熱敏電阻阻值就會(huì)隨著溫度的變化而變化，相應(yīng)產(chǎn)生不斷變化的感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓通過(guò)第一電壓跟隨器和通過(guò)第二電壓跟隨器的比較電壓在比較器端進(jìn)行比較，從而決定比較器輸出端的電流方向，該電流方向決定致冷器對(duì)激光器表面是致熱還是致冷。這里的致冷器是可逆的，一面致冷，一面致熱，完全由致冷器兩輸入端電流方向決定。假如熱敏電阻RT是正熱敏電阻，當(dāng)溫度高于初始溫度時(shí)，熱敏電阻RT電阻值變大，芯片LM358引腳3電壓變大，相應(yīng)引腳1輸出電壓也增大，接著芯片LM4871引腳4電壓變大，最后LM4871引腳5端電壓低于引腳8端電壓，此時(shí)流過(guò)致冷器電流方向是從LM4871引腳8端流入致冷器，致冷器制冷，將致冷器的制冷面與激光器接觸，使激光器降溫，而致冷器的另一面制熱。反之，當(dāng)溫度低于初始溫度時(shí)，熱敏電阻RT電阻值變小，此時(shí)流過(guò)致冷器電流方向是從LM4871引腳5端流入致冷器，致冷器制熱。為使致冷器的制冷效果更好，在致冷器的制熱面表面還設(shè)置有散熱器，將制熱面的熱量散發(fā)出去。其溫度控制流程如圖5所示
1)正熱敏電阻感應(yīng)激光器的溫度并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)；2)將溫度的電壓與設(shè)定電壓比較，如果溫度的電壓等于設(shè)定電壓則執(zhí)行步驟3)；如果溫度的電壓大于設(shè)定電壓則執(zhí)行步驟4)；如果溫度的電壓小于設(shè)定電壓則執(zhí)行步驟5)；3)控制致冷器不制冷也不制熱；4)控制致冷器的制冷面制冷；5)控制致冷器的制熱面制熱。
綜上所述，本發(fā)明的自適應(yīng)恒溫光纖收發(fā)器具有傳輸距離遠(yuǎn)、頻帶寬、恒溫、保密性好及抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種恒溫光纖收發(fā)器，包括光收發(fā)模塊，所述光收發(fā)模塊包括激光器，其特征在于還包括用于感應(yīng)激光器表面的溫度并控制其溫度處于一定范圍的溫控模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的恒溫光纖收發(fā)器，其特征在于所述溫控模塊包括溫度感應(yīng)單元、比較器和溫度調(diào)節(jié)單元；所述溫度感應(yīng)單元位于激光器表面，所述溫度感應(yīng)單元的輸出端耦合至比較器的第一輸入端，用于將感應(yīng)溫度的電壓信號(hào)輸出到比較器并與設(shè)定的電壓信號(hào)比較；所述比較器的輸出端與溫度調(diào)節(jié)單元相連，用于根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的信號(hào)控制溫度調(diào)節(jié)單元?jiǎng)幼鳌?br> 3.如權(quán)利要求2所述的恒溫光纖收發(fā)器，其特征在于所述溫度感應(yīng)單元包括串聯(lián)的第一電阻和熱敏電阻，所述熱敏電阻與激光器表面良好接觸，所述第一電阻和熱敏電阻串聯(lián)在電源端和接地之間，第一電阻和熱敏電阻的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)為溫度感應(yīng)單元的輸出端。
4.如權(quán)利要求2所述的恒溫光纖收發(fā)器，其特征在于所述溫控模塊還包括比較電壓輸出單元，所述比較電壓輸出單元的輸出端耦合至比較器的第二輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的恒溫光纖收發(fā)器，其特征在于所述比較電壓輸出單元包括串聯(lián)的第四電阻和第五電阻，第四電阻和第五電阻串聯(lián)在電源端和接地之間，第四電阻和第五電阻的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)為比較電壓輸出單元的輸出端；所述溫控模塊還包括第一電壓跟隨單元和第二電壓跟隨單元，所述第一電壓跟隨單元連接在溫度感應(yīng)單元的輸出端和比較器的第一輸入端之間，所述第二電壓跟隨單元連接在比較電壓輸出單元的輸出端和比較器的第二輸入端之間。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的恒溫光纖收發(fā)器，其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)單元為致冷器，所述致冷器的制冷面與激光器表面接觸，所述溫控模塊還包括位于致冷器的制熱面表面的散熱器。
7.一種恒溫光纖收發(fā)器的溫度控制方法，包括光收發(fā)模塊，所述光收發(fā)模塊包括激光器，其特征在于包括以下步驟1)溫度感應(yīng)單元感應(yīng)激光器的溫度并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)；2)將溫度的電壓與設(shè)定電壓比較；3)根據(jù)步驟2)的比較結(jié)果控制溫度調(diào)節(jié)單元制熱或制冷。
8.如權(quán)利要求7所述的恒溫光纖收發(fā)器的溫度控制方法，其特征在于將正熱敏電阻串聯(lián)第一電阻后作為溫度感應(yīng)單元，并將正熱敏電阻與激光器的表面良好接觸；將致冷器作為溫度調(diào)節(jié)單元，并將致冷器的制冷面與激光器的表面接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的恒溫光纖收發(fā)器的溫度控制方法，其特征在于步驟3)的溫度控制包括以下步驟如果溫度的電壓大于設(shè)定電壓則控制致冷器的制冷面制冷；如果溫度的電壓小于設(shè)定電壓則控制致冷器的制熱面制熱；如果溫度的電壓等于設(shè)定電壓則控制致冷器不制冷也不制熱。
10.如權(quán)利要求8或9所述的恒溫光纖收發(fā)器的溫度控制方法，其特征在于將散熱器設(shè)置于致冷器的制熱面的表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種恒溫光纖收發(fā)器及其溫度控制方法，包括光收發(fā)模塊，所述光收發(fā)模塊包括激光器，還包括用于感應(yīng)激光器表面的溫度并控制其溫度處于一定范圍的溫控模塊。通過(guò)溫度感應(yīng)單元感應(yīng)出激光器的表面溫度，并通過(guò)比較器控制激光器表面的致冷器動(dòng)作，當(dāng)溫度升高時(shí)控制致冷器制冷，當(dāng)溫度降低時(shí)控制致冷器制熱，從而使激光器基本保持恒定溫度，也保證了光收發(fā)模塊處于恒定溫度，從而保證了整個(gè)光纖收發(fā)器工作的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01S3/04GK1752882SQ200510020208
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月17日
發(fā)明者徐佐艾, 杜開(kāi)祝 申請(qǐng)人:徐佐艾