密集型模拟光端机热设计研究.pdf

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1、字木交；；；i理论，研发，设计，制遁密集型模拟光端机热设计研究李虔华，胡彬(中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西桂林541004)摘要：模拟光端机在微型化和集成度提高的同时，热设计成为了其需要攻克的难题之一。文中基于密集型模拟光端机的关键器件和整机的热分析，提供了其热设计的方法。通过对比热设计前后光端机的指标，很好地说明了热设计对密集型模拟光端机的重要性。关键词：模拟光端机；热设计中图分类号：TN248“文献标志码：A文章编-e"：1002-2333(2014)(07-0051—03ThermalDesignforAnalogOpticalTransmissionEqu

2、ipmentLIQianhua。HUBin(The34thResearchInstituteofCETC．Guilin541004，China)Abstract：Thermalana1ysisisveryimportantinminiaturizationandintegrationofanalogoptic’altransceiver．rhermaldesignmelhndisproposedbasedonthethermalanalysisofthekeypartandwholemachine．Comparedwiththeoriginalopticaltrans(‘e

3、iver，thenewthermaldesignresultsprovesitsimportance．Keywords：anologopti('altransceiver；intensive；thermalanalysis0引言机壳的传热能力。2)降低各个环节的热阻。3)提高机壳向随着光传输技术的普及其业务功能的多样化，工作外的传热能力。频段越来越高，模拟光端机的应用范围也越来越广．但对强迫空气冷却主要有：1)单个器件的强迫空气冷却。于一些特殊使用环境，比如车载、航天、航空、船舶等领2)整机抽风冷却。3)整机鼓风冷却。域，对设备的体积和重量有着非常严格的要求，并且往往电子设

4、备机箱普遍采用间接液体冷却方式．间接冷存在多频段传输业务的系统集成要求，密集型模拟光端却系统中的冷却液不与电子元器件直接接触，而是将电机应运而生。它往往具有设备体积小、器件集成度高、传子元器件装在一个南液体冷却的冷板上。这个冷板作为输信号频段多、传输信号数量多、设备功率大、信号电磁热交换器将热量传导给冷却液，由冷却液将热量带走，一环境复杂、使用环境条件差、设备结构复杂等特点。这就般常用的冷却液成分主要有水、FC75、FC45、DC550等。会使设备的集成化程度急剧升高，导致设备内的热流密2密集型模拟光端机热分析度迅速增加，这时一些光端机的重要器件，如激光器、放2．，关键器件

5、热分析大器等器件，可能会因为T作环境温度的变化引起电气2．1．1激光器组件指标发生变化，从而给模拟光端机的长期稳定工作带来激光器既是保证光端机各项性能指标的关键器件，潜在的不稳定因素。因此这类环境下应用的模拟光端机，同时也是一个热敏感器件。激光器的功率特性随结温热设计将成为可靠性设计的一个重要元素。只有在方案的升高向右平移，但结温过高时，外部微分量子效率会下设计阶段对设备的热设计进行了充分可靠的仿真验证，降，使功率特性呈扇形展开。激光器结温升高．‘作于给设备的长期可靠性‘会得到保障。定偏置电流下的输出光功率会下降。lT作点从Q变到1热设计理论Q．，光功率会下降△P，如图1。

6、控制激光器结温以免半导，．传热的主要方式体激光器在给定偏置导热又称热传导．本规律是傅里叶定律．其数学表电流下的输出光功率达式为：cP=一Aa(Otlax)。式中：为热流量；A为导热系数；a随环境温度变化，在实为导热方向I的截而面积；adax为方向的温度变化率。际应用中，通常使用自对流是指流动的流体与其相接触的固体表面，二者动温控系统(ATC)使具有不同温度时所发生的热量转移过程。对流换热的基DFB组件内部温度保本计算式是牛顿冷却公式：p：·F·At。式中：Q为对流换持在25℃左右。由于热量．W；a为对流换热系数，W／(m·oC)；F为换热面积，m；温控组件主要依靠半At为流

7、体与壁而的温差，℃。导体制冷模块来完成，．2热设计的基本方法降温，但为了维持能量自然冷却主要考虑这几个方面的设计：1)改善内部向守恒．在降温的同时半机械工程师2014年第7期}51字木交流理论，研发，i殳计，制造导体制冷模块另外一面会大量发热。如果制冷器的冷f的热设计方式，提高散热效率对抗r扰较强的模块，，-J-能及时把热量散走，温度的升高会使得制冷器提高电考虑设计合适的通风孔，采用强迫风冷方式：埘f抗干扰流来增加大的制冷效果，这样才能保证恒濉。制冷器的较弱的模块，如高频模块则可采H气冷板传导敞热电流增加导致负载电