[实用新型]扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置及激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可以扩展阵列式VCSEL激光器工作温度范围的装置，更确切地说，涉及一种带有扩展激光器工作温度范围装置的阵列式VCSEL激光器。

背景技术

在光模块行业，VCSEL（850nm）激光器，全名为垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser），以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED（发光二极管）和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信、光互连、光存储等领域。但是因为材料的限制，VCSEL的激光器厂家，一般只保证0~85℃的工作范围。在环境温度低于-20℃的时候，容易出现不出光等问题。在低温环境的工业、军工领域中的应用受到了一定限制。

随着通讯的迅猛发展，对数据传输集成度的要求越来越高，而阵列式VCSEL激光器（VCSEL array）可以在相同的体积下实现数倍于传统激光器的传输带宽，随着同步的驱动芯片、限幅放大芯片的面世，4通道、12通道等高集成度的阵列式VCSEL激光器被广泛应用于数据中心、军事航天等的数据传输中。 也将成为实现100G/400G等高速光通讯的主要手段。PMOS管相当于一个开关，从S级输入，D级输出。G级控制电流大小。其中G级电压比S级电压低，这个差值到一定值的时候PMOS就会导通，开关打开。且这个差值越大，导通电流越多，差值越小导通电流越少，差值小到一定值就截止，即开关关闭。

本申请文件所述VCSEL激光器都是指阵列式VCSEL激光器。

发明内容

本实用新型提供一种在环境温度为-20℃到-40℃的环境中VCSEL激光器仍能正常工作的装置。

扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置，由一个PMOS管，一个热敏电阻，一个下拉电阻，一个供热电阻组成 ；PMOS管的S极与热敏电阻的一端连接，PMOS管的G极与热敏电阻的另外一端及下拉电阻的一端连接，PMOS管的D极与供热电阻的一端连接；热敏电阻为负温度系数。

上述的扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置， PMOS管的导通电压为0.3~1.0V，而且能提供200mA以上的电流。

一种激光器，包括VCSEL激光器、PCB和上述的扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置；VCSEL激光器贴在PCB上，扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置中的供热电阻靠近VCSEL激光器并贴在PCB上。

上述的一种激光器， VCSEL激光器、供热电阻位于PCB的同一侧。

上述的一种激光器， VCSEL激光器通过金线与周围焊盘连接，形成一个光电转换区域，供热电阻靠近光电转换区域。

上述的一种激光器，在PCB内层宽度为2毫米以上的铜皮从供热电阻的下面直接连接到VCSEL激光器的下面。

上述的一种激光器，供热电阻的另一端用于接地，下拉电阻的另一端用于接地；电源为VCSEL激光器的电源，接地也是与VCSEL激光器共用的接地；电源与PMOS管的S极和热敏电阻的一端连接。

上述的一种激光器，供热电阻的接地端和VCSEL激光器的接地端有多个地线孔。

上述的一种激光器，供热电阻R3接地端铜皮的所有PCB层，都必须与周围地线铜皮分隔开，仅保留连通阵列式VCSEL激光器的铜皮部分，在PCB内层，在供热电阻R3与阵列式VCSEL激光器的下方，以最短距离铺设一段宽度2毫米以上的铜皮。

有益效果

使用扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置时，PMOS管的S极接电源与热敏电阻一端，当温度逐渐降低到设定加热的温度时，PMOS管导通，电流流过供热电阻，开始提供热量，温度逐渐降低时，PMOS管导通量也逐渐变大，供热电阻给VCSEL激光器提供热量也变大，以保证VCSEL激光器工作在正常状态。

从低温状态，温度逐渐上升时，PMOS管导通量也逐渐变小，供热电阻给VCSEL激光器提供的热量也逐渐减少，进入我们设定的加热温度度附近，PMOS管截止，停止提供热量。

根据实验结果证明，采用上述装置后，扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置可使VCSEL激光器的低温工作范围由原来的0度扩展到-40度以下。或者说带有扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置的VCSEL激光器的最低工作温度可以由原来的0度扩展到-40度以下。

附图说明

图1：扩展VCSEL激光器工作温度范围的装置结构示意图；