Таҳия ва татбиқи модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули TEC, хунуккунандаи Пелтье дар соҳаи оптоэлектроника

Таҳия ва татбиқи модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули TEC, хунуккунандаи Пелтье дар соҳаи оптоэлектроника

Хунуккунандаи термоэлектрикӣ, модули термоэлектрикӣ, модули пелтье (TEC) бо бартариҳои беназири худ дар соҳаи маҳсулоти оптоэлектронӣ нақши муҳим мебозад. Дар зер таҳлили татбиқи васеи он дар маҳсулоти оптоэлектронӣ оварда шудааст:

I. Соҳаҳои асосии татбиқ ва механизми амал

1. Назорати дақиқи ҳарорати лазер

• Талаботи асосӣ: Ҳамаи лазерҳои нимноқил (LDS), манбаъҳои насоси лазерии нахӣ ва кристаллҳои лазерии ҳолати сахт ба ҳарорат ниҳоят ҳассос мебошанд. Тағйирёбии ҳарорат метавонад ба инҳо оварда расонад:

• Дрейфи дарозии мавҷ: Ба дақиқии дарозии мавҷи муошират (масалан, дар системаҳои DWDM) ё устувории коркарди мавод таъсир мерасонад.

• Тағйирёбии қувваи баромад: Мутобиқати баромади системаро коҳиш медиҳад.

• Тағйирёбии ҷараёни остона: Самаранокиро коҳиш медиҳад ва истеъмоли нерӯи барқро зиёд мекунад.

• Кӯтоҳ шудани мӯҳлати истифода: Ҳарорати баланд пиршавии дастгоҳҳоро суръат мебахшад.

• Модули TEC, вазифаи модули термоэлектрикӣ: Тавассути системаи назорати ҳарорат дар ҳалқаи пӯшида (сенсори ҳарорат + контроллер + модули TEC, хунуккунандаи TE), ҳарорати кори чипи лазерӣ ё модул дар нуқтаи оптималӣ (одатан 25°C±0.1°C ё ҳатто дақиқии баландтар) устувор карда мешавад ва устувории дарозии мавҷ, баромади доимии қувва, самаранокии максималӣ ва мӯҳлати дарозтари корро таъмин мекунад. Ин кафолати асосӣ барои соҳаҳо ба монанди алоқаи оптикӣ, коркарди лазерӣ ва лазерҳои тиббӣ мебошад.

2. Хунуккунии фотодетекторҳо/детекторҳои инфрасурх

• Талаботи асосӣ:

• Кам кардани ҷараёни торик: Массивҳои ҳамвории фокусии инфрасурх (IRFPA), ба монанди фотодиодҳо (хусусан детекторҳои InGaAs, ки дар муоширати наздики инфрасурх истифода мешаванд), фотодиодҳои тарма (APD) ва теллуриди кадмий симоб (HgCdTe) дар ҳарорати хонагӣ ҷараёнҳои торикии нисбатан калон доранд, ки таносуби сигнал ба садо (SNR) ва ҳассосияти ошкоркуниро ба таври назаррас коҳиш медиҳанд.

• Саркӯб кардани садои гармӣ: Садои гармии худи детектор омили асосии маҳдудкунандаи ҳадди ошкоркунӣ мебошад (масалан, сигналҳои заифи рӯшноӣ ва аксбардории масофаи дур).

• Модули хунуккунии термоэлектрикӣ, функсияи модули Пелтье (унсури Пелтье): Чипи детектор ё тамоми бастаро то ҳарорати пасти муҳити зист (масалан, -40°C ё ҳатто пасттар) хунук кунед. Ҷараёни торик ва садои гармиро ба таври назаррас кам мекунад ва ҳассосият, суръати ошкоркунӣ ва сифати тасвири дастгоҳро ба таври назаррас беҳтар мекунад. Ин махсусан барои аксбардорҳои гармии инфрасурхи баландсифат, дастгоҳҳои биноии шабона, спектрометрҳо ва детекторҳои якфотонии алоқаи квантӣ муҳим аст.

3. Назорати ҳарорати системаҳо ва ҷузъҳои оптикии дақиқ

• Талаботи асосӣ: Ҷузъҳои калидии платформаи оптикӣ (ба монанди панҷараҳои нахи Брэгг, филтрҳо, интерферометрҳо, гурӯҳҳои линзаҳо, сенсорҳои CCD/CMOS) ба васеъшавии гармӣ ва коэффитсиентҳои ҳароратии нишондиҳандаи шикаст ҳассос мебошанд. Тағйирёбии ҳарорат метавонад боиси тағйирот дар дарозии роҳи оптикӣ, дрейфи масофаи фокусӣ ва тағйири дарозии мавҷ дар маркази филтр гардад, ки боиси бад шудани кори система (ба монанди тасвири норавшан, роҳи нодурусти оптикӣ ва хатогиҳои андозагирӣ) мегардад.

• Модули TEC, модули хунуккунии термоэлектрикӣ Вазифа:

• Назорати фаъоли ҳарорат: Қисмҳои асосии оптикӣ дар зеризаминии гармигузаронии баланд насб карда мешаванд ва модули TEC (хунуккунандаи Пелтиер, дастгоҳи Пелтиер), дастгоҳи термоэлектрикӣ ҳароратро дақиқ назорат мекунад (нигоҳ доштани ҳарорати доимӣ ё каҷи ҳарорати мушаххас).

• Ҳамҷинсгароии ҳарорат: Барои таъмини устувории гармии система, градиенти фарқияти ҳароратро дар дохили таҷҳизот ё байни ҷузъҳо бартараф кунед.

• Муқовимат ба ноустувории муҳити зист: Ҷуброн кардани таъсири тағйироти ҳарорати муҳити беруна ба масири оптикии дақиқи дохилӣ. Он ба таври васеъ дар спектрометрҳои дақиқи баланд, телескопҳои астрономӣ, дастгоҳҳои фотолитография, микроскопҳои баландсифат, системаҳои сенсории нахи оптикӣ ва ғайра истифода мешавад.

4. Беҳтарсозии самаранокӣ ва дароз кардани мӯҳлати истифодаи LED-ҳо

• Талаботи асосӣ: LED-ҳои пуриқтидор (махсусан барои проексия, равшанӣ ва хушккунии ултрабунафш) ҳангоми кор гармии назаррас ба вуҷуд меоранд. Баланд шудани ҳарорати пайвастшавӣ ба инҳо оварда мерасонад:

• Коҳиши самаранокии рӯшноӣ: Самаранокии табдили электрооптикӣ коҳиш меёбад.

• Тағйири дарозии мавҷ: Ба мувофиқати рангҳо таъсир мерасонад (масалан, проексияи RGB).

• Камшавии якбораи мӯҳлати истифода: Ҳарорати пайвасткунак омили муҳимтаринест, ки ба мӯҳлати истифодабарии чароғҳои светодиод таъсир мерасонад (мувофиқи модели Аррениус).

• Модулҳои TEC, хунуккунакҳои термоэлектрикӣ, модулҳои термоэлектрикӣ Вазифа: Барои барномаҳои LED бо қувваи хеле баланд ё талаботи қатъии назорати ҳарорат (масалан, манбаъҳои муайяни рӯшноии проексионӣ ва манбаъҳои рӯшноии дараҷаи илмӣ), модули термоэлектрикӣ, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, дастгоҳи Пелтиер, унсури Пелтиер метавонанд қобилиятҳои пурқувваттар ва дақиқтари хунуккунии фаъолро нисбат ба гармкунакҳои анъанавӣ таъмин кунанд, ҳарорати пайванди LED-ро дар доираи бехатар ва самаранок нигоҳ доранд, баромади баланди равшанӣ, спектри устувор ва мӯҳлати кори хеле дарозро нигоҳ доранд.

II. Шарҳи муфассали бартариҳои ивазнашавандаи модулҳои TEC, модулҳои термоэлектрикӣ, дастгоҳҳои термоэлектрикӣ (хунуккунакҳои Пелтиер) дар барномаҳои электронии оптикӣ.

1. Қобилияти назорати дақиқи ҳарорат: Он метавонад назорати устувори ҳароратро бо ±0.01°C ё ҳатто дақиқии баландтар ба даст орад, ки аз усулҳои парокандагии гармии ғайрифаъол ё фаъол, ба монанди хунуккунии ҳаво ва хунуккунии моеъ, хеле зиёдтар аст ва ба талаботи қатъии назорати ҳарорат дар дастгоҳҳои оптоэлектронӣ ҷавобгӯ аст.

2. Қисмҳои ҳаракаткунанда ва бе моеъи хунуккунанда: Кор дар ҳолати сахт, бе халалдоршавии ларзиши компрессор ё вентилятор, бе хатари ихроҷи моеъи хунуккунанда, эътимоднокии бениҳоят баланд, бе нигоҳдорӣ, мувофиқ барои муҳитҳои махсус ба монанди вакуум ва фазо.

3. Вокуниши зуд ва баргардонидан: Бо тағир додани самти ҷараён, режими хунуккунӣ/гармкуниро фавран бо суръати зуди вокуниш (бо миллисония) иваз кардан мумкин аст. Он махсусан барои кор бо борҳои гармии муваққатӣ ё барномаҳое, ки даври дақиқи ҳароратро талаб мекунанд (масалан, санҷиши дастгоҳ), мувофиқ аст.

4. Миниатюризатсия ва чандирӣ: Сохтори паймон (ғафсии сатҳи миллиметр), зичии баланди қувва ва метавонад ба таври чандир ба бастабандии сатҳи чип, сатҳи модул ё сатҳи система ворид карда шавад ва ба тарҳрезии маҳсулоти гуногуни оптоэлектронии маҳдуди фазо мутобиқ карда шавад.

5. Назорати дақиқи ҳарорат дар маҳал: Он метавонад нуқтаҳои гармидиҳии мушаххасро бидуни хунук кардани тамоми система дақиқ хунук ё гарм кунад, ки дар натиҷа нишондиҳандаи баландтари самаранокии энергия ва тарҳи соддатари система ба вуҷуд меояд.

III. Мавридҳои татбиқ ва тамоюлҳои рушд

• Модулҳои оптикӣ: Модули микро TEC (модули хунуккунии микротермоэлектрикӣ, модули хунуккунии термоэлектрикӣ), лазерҳои DFB/EML одатан дар модулҳои оптикии 10G/25G/100G/400G ва суръати баландтари пластикӣ (SFP+, QSFP-DD, OSFP) барои таъмини сифати намунаи чашм ва сатҳи хатогии бит ҳангоми интиқоли масофаи дур истифода мешаванд.

• LiDAR: Манбаъҳои нури лазерии канорӣ ё VCSEL дар LiDAR-и автомобилӣ ва саноатӣ модулҳои TEC, модулҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, хунуккунакҳои термоэлектрикӣ ва модулҳои Пелтиерро талаб мекунанд, то устувории импулс ва дақиқии масофаро таъмин кунанд, махсусан дар сенарияҳое, ки муайянкунии масофаи дур ва баландсифатро талаб мекунанд.

• Тасвиргари гармии инфрасурх: Массиви сатҳи фокусии микро-радиометрии хунукнашудаи баландсифат (UFPA) дар ҳарорати корӣ (одатан ~32°C) тавассути як ё якчанд марҳилаҳои модули хунуккунии термоэлектрикии модули TEC устувор карда мешавад, ки садои лағжиши ҳароратро кам мекунад; Детекторҳои инфрасурхи миёнамавҷ/дарозмавҷҳои яхдоншуда (MCT, InSb) ба хунуккунии амиқ ниёз доранд (-196°C бо яхдонҳои Stirling ба даст оварда мешавад, аммо дар барномаҳои хурд, модули термоэлектрикии модули TEC, модули Пелтиерро метавон барои хунуккунии пешакӣ ё назорати дуюмдараҷаи ҳарорат истифода бурд).

• Муайянкунии флуоресценсияи биологӣ/спектрометри Раман: Хунук кардани камераи CCD/CMOS ё найчаи фотомультиплиер (PMT) маҳдудияти муайянкунӣ ва сифати тасвири сигналҳои заифи флуоресценсия/Рамаро ба таври назаррас беҳтар мекунад.

• Таҷрибаҳои оптикии квантӣ: Муҳити ҳарорати пастро барои детекторҳои якфотонӣ (масалан, SNSPD-и наносими фавқуттаҳдид, ки ҳарорати хеле пастро талаб мекунад, аммо Si/InGaAs APD одатан аз ҷониби Модули TEC, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули термоэлектрикӣ, хунуккунандаи TE) ва баъзе манбаъҳои рӯшноии квантӣ хунук карда мешавад.

• Тамоюли рушд: Таҳқиқ ва таҳияи модули хунуккунии термоэлектрикӣ, дастгоҳи термоэлектрикӣ, модули TEC бо самаранокии баландтар (арзиши ZT-и афзоишёфта), арзиши пасттар, андозаи хурдтар ва иқтидори қавитари хунуккунӣ; бо технологияҳои пешрафтаи бастабандӣ (ба монанди IC 3D, Co-Packaged Optics) зичтар муттаҳид карда шудааст; Алгоритмҳои назорати интеллектуалии ҳарорат самаранокии энергияро беҳтар мекунанд.

Модулҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, хунуккунакҳои термоэлектрикӣ, модулҳои термоэлектрикӣ, унсурҳои пелтье, дастгоҳҳои пелтье ба ҷузъҳои асосии идоракунии гармии маҳсулоти муосири оптоэлектронии баландсифат табдил ёфтаанд. Назорати дақиқи ҳарорат, эътимоднокии ҳолати сахт, вокуниши зуд ва андозаи хурд ва чандирии он ба таври муассир мушкилоти калидӣ, аз қабили устувории дарозии мавҷҳои лазерӣ, беҳтар кардани ҳассосияти детектор, пахш кардани дрейфи гармӣ дар системаҳои оптикӣ ва нигоҳдории самаранокии LED-и пуриқтидорро ҳал мекунанд. Ҳангоме ки технологияи оптоэлектронӣ ба самти иҷрои баландтар, андозаи хурдтар ва татбиқи васеътар таҳаввул меёбад, модули TEC, хунуккунаки пелтье, модули пелтье нақши ивазнашавандаро бозида, худи технологияи он низ барои қонеъ кардани талаботи рӯзафзун мунтазам навоварӣ мекунад.