【经验】光模块如何用微型半导体制冷TEC实现温度控制
在正常工作范围内，激光器波长与温度成正比关系，环境温度的变化会对波长造成影响。激光器波长的温度依赖性典型约为0.08nm/℃，因此对波长的控制可通过温度控制来实现，对激光器的管芯温度进行控制是稳定激光器发射波长的最有效、最基本的方法。
现在光模块已经进入400G时代，光模块的成本也越来越高。降低成本一直是行业永不变的诉求。光模块的作用是进行光电和电光转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。
那么光模块内部都包括哪些关键器件呢？应用光模块的设备，如交换机。设备单板信号输入光模块，光模块将电信号转换为光信号发送出去。接收是发送的逆过程。本文热电新能源将介绍如何控制光模块的温度。
光模块的主要器件包括：
CDR(Clock and Data Recovery)：时钟数据恢复芯片的作用是在输入信号中提取时钟信号，并找出时钟信号和数据之间的相位关系，简单说就是恢复时钟。同时CDR还可以补偿信号在走线、连接器上的损失。
LDD(LaserDiode Driver)：将CDR的输出信号，转换成对应的调制信号，驱动激光器发光。不同类型的激光器需要选择不同类型的LDD芯片。在短距的多模光模块中（例如100G SR4），一般来说CDR和LDD是集成在同一个芯片上的。
TOSA：实现电/光转换，主要包括激光器、MPD、TEC、隔离器、Mux、耦合透镜等器件，有TO-CAN、Gold-BOX、COC、COB等封装形式。对应用在数据中心的光模块，为了节省成本，TEC、MPD、隔离器都不是必备项。Mux也仅在需要波分复用的光模块中。此外，有些光模块的LDD也封装在TOSA中。
ROSA：实现光/电转换，主要包括PD/APD、DeMux、耦合组件等，封装类型一般和TOSA相同。PD用于短距、中距的光模块，APD主要应用于长距光模块。
TIA(Transimpedance amplifier)：配合探测器使用。探测器将光信号转换为电流信号，TIA将电流信号处理成一定幅值的电压信号，我们可以将它简单的理解为一个大电阻。
LA(Limiting Amplifier)：TIA输出幅值会随着接收光功率的变化而改变，LA的作用就是将变化的输出幅值处理成等幅的电信号，给CDR和判决电路提供稳定的电压信号。高速模块中，LA通常和TIA或CDR集成在一起。
MCU：负责底层软件的运行、光模块相关的DDM功能监控及一些特定的功能。DDM监控主要实现对温度、Vcc电压、Bias电流、Rx power、Tx power 5个模拟量的信号进行实时监测，通过这些参数判断光模块的工作状况，便于光通信链路的维护。
而要实现光模块的稳定工作，核心问题就是保持TOSA部分的激光二级管的正常工作状态，这其中保持适当的温度是实现二极管正常工作的关键因素。因此，必须对激光二级管进行温度控制。因为，在如此高的频率，激光二级管的波长稍有偏移，就可能导致信息传输出现误传、漏传等问题。此时，微型半导体制冷TEC是最适合应用作为控制温度的器件，其外形尺寸一般从零点几到2至3mm，厚度可以做到1mm以内，制冷能力从几百毫瓦到几瓦，供电电压也可以根据客户要求来匹配。
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产品型号
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品类
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Qcmax(watts)
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电流大小(A)
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长宽L*W(mm)
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厚度H(mm)
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线长(mm)
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S01-031-0808
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制冷片
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2.6
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1
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8.3*8.3
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2.9
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35
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