CN213042158U

CN213042158U - 一种光电二极管探测集成温控模块

Info

Publication number: CN213042158U
Application number: CN202022221648.5U
Authority: CN
Inventors: 徐宏; 姚海涛; 祁留锋
Original assignee: Beijing Zhongchuangwei Nanjing Quantum Communication Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Zhongchuangwei Nanjing Quantum Communication Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2030-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种光电二极管探测集成温控模块，涉及光通信领域，集成温控模块包括壳体、电路板、电路板连接器、半导体制冷器、导热平台、温度传感器、PIN光电二极管、PIN管限位块；电路板固定于壳体，电路板与壳体组成一个盒体，半导体制冷器、导热平台、温度传感器、PIN光电二极管、PIN管限位块内置于盒体；半导体制冷器包含相对的两面，导热平台固定于半导体制冷器的一面，半导体制冷器的另一面紧贴壳体；导热平台设置有导热凹槽，PIN光电二极管设置于导热凹槽；PIN管限位块将PIN光电二极管与导热平台固定于半导体制冷器；PIN光电二极管的管脚、温度传感器、半导体制冷器均与电路板电连接。本申请模块体积小、便于拆卸、更换和维修。

Description

一种光电二极管探测集成温控模块

技术领域

本申请涉及光通信领域，具体涉及一种光电二极管探测集成温控模块。

背景技术

光电二极管是一种在光通信中普遍使用的把光信号转换成电信号的光电传感器件。在光通信产品开发设计中，通常采用PIN(Positive Intrinsic-Negative)光电二极管作为光电探测器。PIN型光电二极管也称PIN结二极管、PIN二极管，是一种在两种半导体之间的PN结或者半导体与金属之间的结的邻近区域，在P区与N区之间生成I型层，吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器，具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。

在实际光通信产品开发设计中，经常用到多个PIN光电二极管进行信号探测，PIN光电二极管对环境温度敏感，环境温度会影响其探测效率，因此，需要实施温度控制；此外，在实际探测中倘若多个PIN光电二极管散乱分布，会引起探测模块体积较大并且更换、移动和维修不方便的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供一种光电二极管探测集成温控模块，其中的集成温控模块体积小、便于拆卸、移动、更换和维修。

本实用新型实施例的具体技术方案是：

一种光电二极管探测集成温控模块，包括壳体、电路板、电路板连接器、半导体制冷器、导热平台、温度传感器、PIN光电二极管、PIN管限位块；所述电路板连接器固定于所述电路板，所述电路板固定于所述壳体，所述电路板与所述壳体组成一个盒体，所述半导体制冷器、所述导热平台、所述温度传感器、所述PIN光电二极管、所述PIN管限位块内置于所述盒体；所述半导体制冷器包含相对的两面，所述导热平台固定于所述半导体制冷器的一面，所述半导体制冷器的另一面紧贴所述壳体；所述导热平台设置有导热凹槽，所述PIN光电二极管设置于所述导热凹槽；所述PIN管限位块将所述PIN光电二极管与所述导热平台固定于所述半导体制冷器；所述温度传感器的一端连接于所述导热平台，所述温度传感器的另一端与所述电路板电连接；所述半导体制冷器与所述电路板电连接；所述PIN光电二极管的管脚与所述电路板电连接。

优选地，所述壳体的材料为铝。

优选地，所述导热平台的材料为紫铜。

优选地，所述PIN光电二极管的数量至少为1个，所述PIN光电二极管的数量与所述导热凹槽的数量相等。

优选地，所述壳体包括光纤导槽与散热凹槽，所述半导体制冷器放置于所述散热凹槽，所述PIN光电二极管的光纤放置于所述光纤导槽。

优选地，所述PIN管限位块开设有限位凹槽，通过所述限位凹槽所述PIN管限位块将所述PIN光电二极管与所述导热平台固定于所述半导体制冷器，所述PIN管限位块与所述壳体通过螺钉固定连接。

优选地，所述PIN管限位块的两侧设置有延边，所述延边上开设有第一螺钉孔，所述壳体上开设有与所述第一螺钉孔对应的第二螺钉孔，所述第二螺钉孔开设于所述散热凹槽的两侧，通过螺钉将所述PIN管限位块固定于所述壳体。

优选地，所述电路板与所述壳体通过螺钉固定连接，所述电路板占据所述盒体的一面，所述电路板连接器设置于所述盒体的外侧。

优选地，所述电路板通过所述电路板连接器连接于外部主板，所述外部主板包括FPGA或者ARM处理芯片。

由以上方案可知，本申请提供一种光电二极管探测集成温控模块，其中的集成温控模块可以将半导体制冷器、温度传感器以及多个PIN光电二极管集成于一个小壳体内，以集中实现多个PIN光电二极管的实时工作温度调节，并极大的缩小了探测模块的体积。此外，通过将用于电路布线的电路板和电路板连接器直接设置于集成温控模块中，可以实现集成温控模块的独立，即在使用、移动、更换或维修上述光电二极管探测集成温控模块时，只需在外部主板上插拔即可，十分便捷。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本申请的一种光电二极管探测集成温控模块的剖面结构示意图；

图2为本申请的一种光电二极管探测集成温控模块的正视结构示意图；

图3为本申请的一种光电二极管探测集成温控模块的后视结构示意图；

图4为本申请不包含电路板以及PIN管限位块的正视结构示意图；

图5为本申请不包含电路板的正视结构示意图。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请提供一种光电二极管探测集成温控模块，图1为本申请的一种光电二极管探测集成温控模块的剖面结构示意图，图2为本申请的一种光电二极管探测集成温控模块的正视结构示意图，图3为本申请的一种光电二极管探测集成温控模块的后视结构示意图，图4为本申请不包含电路板以及PIN管限位块的正视结构示意图，图5为本申请不包含电路板的正视结构示意图。参照图1～3所示，一种光电二极管探测集成温控模块可以包括：壳体1、电路板2、电路板连接器3、半导体制冷器4、导热平台5、温度传感器6、PIN光电二极管7、PIN管限位块8。壳体1采用铝材料，铝的导热性良好，可以用做半导体制冷器4的散热，而且铝的密度小、重量较轻、方便移动。电路板2为PCB印制电路板，方便布线。电路板连接器3用于电路板2和外部主板的电连接，通过电路板连接器3使得电路板2连接于外部主板，外部主板包括FPGA、ARM、单片机等处理芯片，用于PIN光电二极管7环境温度的闭环反馈控制。半导体制冷器4是指利用半导体的热-电效应制取冷量的器件，又称热电制冷器，半导体制冷器包含相对的两面，一面加热则另一面制冷；当电流流向改变时，加热面变成制冷面，制冷面变成加热面；可以根据电流的流向控制所需要的那一面加热或制冷。导热平台5采用紫铜材料，紫铜又名红铜就是铜单质，导热性极好，在半导体制冷器4与PIN光电二极管7之间可以很好的传递热量，又可以作为PIN光电二极管7的支架以便较好地固定PIN光电二极管7。温度传感器6是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，优选地，采用铂电阻温度传感器。PIN光电二极管7在信号探测时优选的工作温度为室温，因此，需要温度闭环反馈控制维持在室温附近。PIN管限位块8用于固定限制PIN光电二极管7以及导热平台5的位置。

具体地，参照图1～5所示。电路板连接器3固定于电路板2，电路板2固定于壳体1，电路板2与壳体1组成一个盒体，半导体制冷器4、导热平台5、温度传感器6、PIN光电二极管7、PIN管限位块8内置于所述盒体。电路板2与壳体1通过螺钉固定连接，电路板2占据所述盒体的一面，电路板连接器3设置于所述盒体的外侧，方便与外部主板的插接。

参照图4和图5所示。半导体制冷器4包含相对的两面，导热平台5固定于半导体制冷器4的一面，半导体制冷器4的另一面紧贴壳体1。壳体1包括光纤导槽10与散热凹槽9，半导体制冷器4放置于所述散热凹槽9中，即半导体制冷器4的另一面紧贴所述散热凹槽9；PIN光电二极管7的光纤放置于所述光纤导槽10，通过光纤导槽10，PIN光电二极管7的光纤可以伸出电路板2与壳体1组成的盒体，以便PIN光电二极管7连接外部的光学器件以接收光信号。壳体1由铝材料制成，散热效果较好，因此散热凹槽9可以实现半导体制冷器4的散热，此外，散热凹槽9的开槽尺寸是根据半导体制冷器4的尺寸大小而定，以便散热凹槽9对半导体制冷器4进行限位，即限制半导体制冷器4的移动。导热平台5设置有导热凹槽，PIN光电二极管7设置于所述导热凹槽。PIN管限位块8将PIN光电二极管7与导热平台5固定于半导体制冷器4；具体地，PIN管限位块8开设有限位凹槽，通过限位凹槽PIN管限位块8将PIN光电二极管7与导热平台5固定于半导体制冷器4，PIN管限位块8与壳体1通过螺钉固定连接。导热平台5介于半导体制冷器4与PIN光电二极管7之间，半导体制冷器4的一面上放置有导热平台5，导热平台5的导热凹槽中放置有PIN光电二极管7，PIN管限位块8覆盖PIN光电二极管7，PIN管限位块8的左右两侧设置有延边，所述每个延边上均开设有第一螺钉孔，壳体1上开设有与第一螺钉孔对应的第二螺钉孔，第二螺钉孔开设于散热凹槽9的两侧，通过螺钉将PIN管限位块8固定于壳体1上，以便PIN管限位块8的拆卸，进而方便PIN光电二极管7的更换和维修。

参照图1～4所示，温度传感器6的一端连接于导热平台5，用于实时监测导热平台5的温度，温度传感器6的另一端与电路板2电连接，用于实时反馈信号转化后的电信号；半导体制冷器4与电路板2电连接；电路板2则通过电路板连接器3连接于外部主板，外部主板包括FPGA、ARM、单片机等处理芯片，可以实现温度的闭环反馈调节。具体地，PIN光电二极管7设置于导热平台5的导热凹槽中，由于导热平台5的良好导热性能，温度传感器6实时监测导热平台5的温度即可感知PIN光电二极管7当前的工作环境温度，温度传感器6将当前的工作环境温度传输给外部主板上的处理芯片，由处理芯片判断当前的工作环境温度相对于PIN光电二极管7优选的工作温度是偏高还是偏低；倘若是偏高，则通过外部主板控制半导体制冷器4与导热平台5接触的一面制冷，用于降低PIN光电二极管7的工作环境温度；倘若是偏低，则通过外部主板控制半导体制冷器4与导热平台5接触的一面加热，用于升高PIN光电二极管7的工作环境温度，该过程是实时监测调整过程，因此，可以实现温度的实时闭环反馈调节。此外，PIN光电二极管7的管脚也与电路板2电连接，用于将PIN光电二极管探测光电转化过的电信号传输给电路板2，然后，通过电路板2传输向外部主板，通过外部主板实现探测信号的后处理。

通过上述实施方式，不仅可以实现温度的实时闭环反馈调节，而且提供的集成温控模块体积小、便于拆卸、移动、更换和维修，在拆卸、维修或者更换时，只需将该集成温控模块从外部主板上拔下即可，十分便捷。

PIN光电二极管7的数量不限，至少为1个。导热平台5上导热凹槽的数量可以等于PIN光电二极管7的数量，导热凹槽的数量也可以多于PIN光电二极管7的数量。参照图3和图4所示，当PIN光电二极管7的数量为两个及两个以上时，可以将两个及两个以上的PIN光电二极管7集中于一个导热平台5上，通过一个PIN管限位块8即可实现所有PIN光电二极管7的固定。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，包括壳体、电路板、电路板连接器、半导体制冷器、导热平台、温度传感器、PIN光电二极管、PIN管限位块；

所述电路板连接器固定于所述电路板，所述电路板固定于所述壳体，所述电路板与所述壳体组成一个盒体，所述半导体制冷器、所述导热平台、所述温度传感器、所述PIN光电二极管、所述PIN管限位块内置于所述盒体；

所述半导体制冷器包含相对的两面，所述导热平台固定于所述半导体制冷器的一面，所述半导体制冷器的另一面紧贴所述壳体；

所述导热平台设置有导热凹槽，所述PIN光电二极管设置于所述导热凹槽；

所述PIN管限位块将所述PIN光电二极管与所述导热平台固定于所述半导体制冷器；

所述温度传感器的一端连接于所述导热平台，所述温度传感器的另一端与所述电路板电连接；

所述半导体制冷器与所述电路板电连接；

所述PIN光电二极管的管脚与所述电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述壳体的材料为铝。

3.根据权利要求1所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述导热平台的材料为紫铜。

4.根据权利要求1所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述PIN光电二极管的数量至少为1个，所述PIN光电二极管的数量与所述导热凹槽的数量相等。

5.根据权利要求1所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述壳体包括光纤导槽与散热凹槽，所述半导体制冷器放置于所述散热凹槽，所述PIN光电二极管的光纤放置于所述光纤导槽。

6.根据权利要求5所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述PIN管限位块开设有限位凹槽，通过所述限位凹槽所述PIN管限位块将所述PIN光电二极管与所述导热平台固定于所述半导体制冷器，所述PIN管限位块与所述壳体通过螺钉固定连接。

7.根据权利要求6所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述PIN管限位块的两侧设置有延边，所述延边上开设有第一螺钉孔，所述壳体上开设有与所述第一螺钉孔对应的第二螺钉孔，所述第二螺钉孔开设于所述散热凹槽的两侧，通过螺钉将所述PIN管限位块固定于所述壳体。

8.根据权利要求1所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述电路板与所述壳体通过螺钉固定连接，所述电路板占据所述盒体的一面，所述电路板连接器设置于所述盒体的外侧。

9.根据权利要求8所述的光电二极管探测集成温控模块，其特征在于，所述电路板通过所述电路板连接器连接于外部主板，所述外部主板包括FPGA或者ARM处理芯片。