BOX封装EML TOSA介绍-摩泰光电

⦁ 总述

40km和80km 1550nm 光模块发射端使用EML （ Electro-absorption Modulated Lasers ）TOSA，常用的EML TOSA有BOX 封装和同轴封装，但是综合考虑散热和性能，常用的还是BOX封装形式，本文我就来向大家介绍BOX封装的EML TOSA结构及其工作原理。

1. BOX TOSA外形结构及内部功能示意图

BOX TOSA 外形结构

BOX封装的TOSA顾名思义TO是BOX型的，内部空间比较大，下图1为我司目前批量使用的BOX EML TOSA的外形结构尺寸图：

图1 BOX EML TOSA外形结构尺寸图

如上图所示：BOX EML TOSA 总长17.6mm，TO的长宽高分别是7.5mm、5.5mm和5.5mm，TO腔内空间比较大，可以使用大封装的TEC（Thermo Electric Cooler），并且TO的外壁为0.8mm 的合金材料，有良好的导热散热特性。

2.BOX EML TOSA内部功能框图

BOX EML TOSA 内部包括DFB激光器、EAM、MPD、TEC和Rth这五部分。如下图所示：

图2BOX EML TOSA内部电路示意图

图3 BOX EML TOSA内部结构功能示意图

如上图2所示，这就是一个典型EML TOSA的内部电路图，图3是一个典型BOX EML TOSA内部结构功能示意图，下面我们详细向大家介绍各功能电路具体的工作原理和控制方法：

A、DFB激光器，分布式反馈激光器，上图2第7脚和第5脚之间就是DFB激光器，其中第5脚接GND，第7脚输入电流，当第7脚输入的电流大于阈值电流（15-30mA）时DFB激光器就开始发光，正常工作时DFB激光器需要加50-100mA的电流。

B、EAM（Electro-absorption modulator），中文简称电吸收调制器，上图2第4脚和第3脚之间就是EAM，其中第3脚接地，第4脚需要接一个负电压（正常工作时0~-3V）使得EAM反向偏置，当第4脚电压越小时EAM吸收的光就越多，通过EAM的光就越少；反之当第4脚电压越大时，通过EAM的光就越大，典型的EAM吸收曲线如下图所示：

图4 EAM吸收特征曲线

C、MPD（监视光探测器），上图2第6脚和第3脚之间就是MPD 。用来监视DFB激光器发光大小的，一般来说，有一定比例的DFB反方向发出的光（我们通常称为“背光”）照射到MPD上，产生MPD电流，通常MPD电流的大小和DFB激光器正面发光的大小成比例对应关系，因此通过监视MPD的电流就可以跟踪DFB激光器的发光大小。

D、TEC（热电制冷器），上图2第1脚和第2脚之间就是TEC 。根据”珀尔帖效应”制成，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。TEC包括一些P型和N型对（组），它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧；由TEC控制器根据TEC表面的温度动态调节TEC上的电流大小和方向，使得TEC表面温度保持动态稳定的状态。

E、Rth（热敏电阻），上图2第8脚和第5脚之间就是Rth 。其电阻值和温度有对应的关系，温度越高，电阻阻值越小，温度越低，电阻阻值越大。在25℃时Rth的阻值等于10K欧姆。Rth一般和TEC控制器组成一个动态反馈调节系统，通过PID控制算法动态调节通过TEC上的电流来实现TEC表面（DFB/EAM）的工作温度稳定。

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