Таҳия ва татбиқи модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули TEC, сардкунандаи peltier дар соҳаи оптоэлектроника

Таҳия ва татбиқи модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули TEC, сардкунандаи peltier дар соҳаи оптоэлектроника

Thermoelectric Cooler, модули термоэлектрикӣ, модули peltier (TEC) бо афзалиятҳои 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: Ҳама лазерҳои нимноқилӣ (LDS), манбаъҳои насоси нахи лазерӣ ва кристаллҳои лазерии ҳолати сахт ба ҳарорат хеле ҳассосанд. Тағироти ҳарорат метавонад боиси:

• Дрейфти дарозии мавҷ: Ба дақиқии дарозии мавҷи иртибот (ба мисли системаҳои DWDM) ё устувории коркарди мавод таъсир мерасонад.

• Тағйирёбии қувваи баромад: Мутобиқати баромади системаро коҳиш медиҳад.

• Тағйирёбии ҷараён дар ҳадди: самаранокиро коҳиш медиҳад ва масрафи барқро зиёд мекунад.

• Мӯҳлати кӯтоҳмуддат: Ҳарорати баланд пиршавии дастгоҳҳоро метезонад.

• Модули TEC, функсияи модули термоэлектрикӣ: Тавассути системаи пӯшидаи назорати ҳарорат (сенсори ҳарорат + контроллер + модули TE, сардтар), ҳарорати кори чипи лазерӣ ё модул дар нуқтаи оптималӣ мӯътадил карда мешавад (одатан 25 ° C ± 0,1 ° C ё ҳатто дақиқи баландтар), таъмини дарозии мавҷ, устувории ҳадди аксар ва самаранокии доимии истеҳсолот. Ин кафолати асосӣ барои соҳаҳо ба монанди алоқаи оптикӣ, коркарди лазерӣ ва лазерҳои тиббӣ мебошад.

2. Хунуккунии фотодетекторҳо/детекторҳои инфрасурх

• Талаботи асосӣ:

• Ҷараёни торикро коҳиш диҳед: Массивҳои ҳамворҳои фокусии инфрасурх (IRFPA) ба монанди фотодиодҳо (махсусан детекторҳои InGaAs, ки дар иртиботи наздики инфрасурх истифода мешаванд), фотодиодҳои тарма (APD) ва теллуриди симоб (HgCdTe) дар ҳарорати хонагӣ ҷараёнҳои нисбатан калони торикӣ доранд, ки таносуби ҳассосиятро (SN-R) коҳиш медиҳанд.

• Қатъи садои гармидиҳӣ: Садои гармии худи детектор омили асосии маҳдудкунандаи маҳдудияти ошкор аст (ба монанди сигналҳои рӯшноии заиф ва тасвири дурдаст).

• Модули хунуккунии термоэлектрикӣ, Функсияи модули Пелтиер (элементи пелтиер): Чипи детектор ё тамоми бастаро то ҳарорати зеримуҳит хунук кунед (масалан -40°C ё ҳатто камтар). Ҷараёни торик ва садои гармиро ба таври назаррас коҳиш диҳед ва ҳассосият, суръати кашф ва сифати тасвири дастгоҳро ба таври назаррас беҳтар кунед. Он махсусан барои тасвирҳои гармидиҳии инфрасурх, дастгоҳҳои биниши шабона, спектрометрҳо ва детекторҳои якфотонии алоқаи квантӣ муҳим аст.

3. Назорати ҳарорати системаҳо ва ҷузъҳои оптикии дақиқ

• Талаботи асосӣ: Қисмҳои асосии платформаи оптикӣ (ба монанди панҷараҳои нахи Брегг, филтрҳо, интерферометрҳо, гурӯҳҳои линзаҳо, сенсорҳои CCD/CMOS) ба тавсеаи гармӣ ва коэффисиентҳои ҳарорати шохиси шикаста ҳассосанд. Тағйирёбии ҳарорат метавонад боиси тағирёбии дарозии роҳи оптикӣ, дуршавии фокус ва тағирёбии дарозии мавҷ дар маркази филтр гардад, ки боиси бад шудани кори система (ба монанди тасвири норавшан, роҳи нодурусти оптикӣ ва хатоҳои андозагирӣ) шавад.

• Модули TEC, модули хунуккунии термоэлектрикӣ Вазифа:

• Назорати ҳарорат фаъол: ҷузъҳои асосии оптикӣ дар як субстрат гармигузаронии баланд насб карда шудаанд, ва модули TEC (пелтиер сардтар, дастгоҳи peltier), дастгоҳи термоэлектрикӣ дақиқ назорат мекунад, ҳарорат (нигоҳ доштани ҳарорати доимӣ ё каҷи ҳарорати мушаххас).

• Гомогенизатсияи ҳарорат: Бартараф кардани градиенти фарқияти ҳарорат дар дохили таҷҳизот ё байни ҷузъҳо барои таъмини устувории гармии система.

• Муқовимат ба тағирёбии муҳити зист: Ҷуброн кардани таъсири тағирёбии ҳарорати муҳити беруна ба роҳи оптикии дақиқи дохилӣ. Он дар спектрометрҳои дақиқи баланд, телескопҳои астрономӣ, мошинҳои фотолитография, микроскопҳои баландсифат, системаҳои ҳассоси нахи оптикӣ ва ғайра васеъ истифода мешавад.

4. Оптимизатсияи фаъолият ва дароз кардани мӯҳлати leds

• Талаботи асосӣ: LEDҳои пуриқтидор (махсусан барои проексия, рӯшноӣ ва муолиҷаи ултрабунафш) ҳангоми кор гармии назаррас тавлид мекунанд. Баландшавии ҳарорати пайвастшавӣ боиси:

• Камшавии самаранокии рӯшноӣ: Самаранокии табдили электро-оптикӣ кам мешавад.

• Тағйирёбии дарозии мавҷ: Ба мувофиқати рангҳо таъсир мерасонад (ба монанди проексияи RGB).

• Камшавии якбораи давомнокии умр: Ҳарорати пайвастшавӣ омили муҳимтаринест, ки ба мӯҳлати истифодабарии диодҳо таъсир мерасонад (аз рӯи модели Arrhenius).

• Модулҳои TEC, хунуккунакҳои термоэлектрикӣ, модулҳои термоэлектрикӣ Функсия: Барои барномаҳои LED бо қудрати бениҳоят баланд ё талаботҳои қатъии назорати ҳарорат (ба монанди баъзе манбаъҳои рӯшноии проексия ва манбаъҳои нури илмӣ), модули термоэлектрикӣ, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, дастгоҳи пельтиер, элементи peltier метавонад нисбат ба ҳарорати гармидиҳии анъанавӣ дар дохили гармидиҳии анъанавӣ пурқувваттар ва дақиқтар нигоҳ дошта шавад. диапазони бехатар ва самаранок, нигоҳ доштани баромади равшании баланд, спектри устувор ва умри ултра дароз.

II. Шарҳи муфассали бартариҳои ивазнашавандаи модулҳои TEC модулҳои термоэлектрикӣ дастгоҳҳои термоэлектрикӣ (сардкунакҳои peltier) дар замимаҳои электронии Opto

1. Қобилияти назорати дақиқи ҳарорат: Он метавонад ба назорати устувори ҳарорат бо ± 0,01 ° C ё ҳатто дақиқии баландтар ноил шавад, аз усулҳои парокандаи гармии ғайрифаъол ё фаъол ба монанди хунуккунии ҳаво ва сардшавии моеъ, ҷавобгӯи талаботи қатъии назорати ҳарорати дастгоҳҳои оптоэлектроникӣ мебошад.

2. Қисмҳои ҳаракаткунанда ва яхдон вуҷуд надорад: Фаъолияти ҳолати сахт, дахолати компрессор ё ларзиши вентилятор, хатари ихроҷи яхдон, эътимоднокии бениҳоят баланд, бе нигоҳдорӣ, мувофиқ барои муҳитҳои махсус ба монанди чангкашак ва фазо.

3. Вокуниши зуд ва бозгашт: Бо тағир додани самти ҷорӣ, ҳолати хунуккунӣ/гармкунӣ метавонад фавран бо суръати вокуниши зуд (дар миллисонияҳо) иваз карда шавад. Он махсусан барои кор бо сарбории гармидиҳии муваққатӣ ё барномаҳое, ки гардиши дақиқи ҳароратро талаб мекунанд (ба монанди озмоиши дастгоҳ) мувофиқ аст.

4. Миниатюризатсия ва чандирӣ: Сохтори паймон (ғафсӣ дар сатҳи миллиметр), зичии баланди барқ ​​ва метавонад ба таври фасеҳ ба бастабандии сатҳи чип, сатҳи модул ё сатҳи система, мутобиқ шудан ба тарҳрезии маҳсулоти гуногуни оптоэлектроникии фазо маҳдуд карда шавад.

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

II. Ҳолатҳои татбиқ ва тамоюлҳои рушд

• Модулҳои оптикӣ: Модули Micro TEC (модули хурди термоэлектрикӣ, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, лазерҳои DFB/EML одатан дар 10G/25G/100G/400G ва модулҳои оптикии сатҳи баландтар истифода мешаванд (SFP+, QSFP-DD, барои таъмини сифати баланди интиқоли чашм ва OSF).

• LiDAR: Сарчашмаҳои нури лазерии канорӣ ё VCSEL дар LiDAR автомобилӣ ва саноатӣ модулҳои TEC модулҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, сардкунакҳои термоэлектрикӣ, модулҳои пелтиерро барои таъмини устувории набз ва дақиқии диапазон талаб мекунанд, махсусан дар сенарияҳое, ки муайянкунии масофаи дур ва баландро талаб мекунанд.

• Тасвиргари гармидиҳии инфрасурх: Массиви фокусии микрорадиометрии баландсифат (UFPA) дар ҳарорати корӣ (одатан ~ 32°C) тавассути марҳилаҳои як ё якчанд модули модули термоэлектрикии сардшавии TEC мӯътадил карда, садои дрейфти ҳароратро коҳиш медиҳад; Детекторҳои инфрасурхҳои миёнамавҷ/дарозии яхдон (MCT, InSb) сардшавии амиқро талаб мекунанд (-196°C аз ҷониби яхдонҳои Стирлинг ба даст оварда мешавад, аммо дар барномаҳои миниатюрӣ, модули термоэлектрикии TEC, модули peltier метавонад барои пеш аз хунуккунӣ ё назорати дуюмдараҷа истифода шавад).

• Муайянкунии флуорессенсияи биологӣ/спектрометри Раман: Хунук кардани камераи CCD/CMOS ё найи фотомултипликатор (PMT) маҳдудияти ошкор ва сифати тасвири сигналҳои заиф флуорессенсия/Раманро хеле беҳтар мекунад.

• Таҷрибаҳои оптикии квантӣ: Барои детекторҳои якфотонӣ муҳити пасти ҳароратиро фароҳам оред (ба мисли SNSPD-и наногузаронии ноқил, ки ҳарорати бениҳоят пастро талаб мекунад, аммо Si/InGaAs APD одатан аз ҷониби Модули TEC, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, манбаи рӯшноии термоэлектрикӣ) ва модулҳои муайяни нури хунуккунанда, TE.

• Тамоюли рушд: Тадқиқот ва таҳияи модули хунуккунии термоэлектрикӣ, дастгоҳи термоэлектрикӣ, модули TEC бо самаранокии баландтар (афзоиши арзиши ZT), арзиши камтар, андозаи хурдтар ва қобилияти сардшавии қавӣ; Бо технологияҳои пешрафтаи бастабандӣ (ба монанди 3D IC, Co-Packaged Optics); Алгоритмҳои интеллектуалии назорати ҳарорат самаранокии энергияро оптимизатсия мекунанд.

Модулҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, сардкунакҳои термоэлектрикӣ, модулҳои термоэлектрикӣ, элементҳои пелтиер, дастгоҳҳои пелтиер ҷузъҳои асосии идоракунии гармии маҳсулоти муосири оптоэлектроникии баландсифат гардиданд. Назорати дақиқи ҳарорат, эътимоднокии ҳолати сахт, вокуниши зуд ва андозаи хурд ва чандирии он ба таври муассир мушкилоти асосиро ҳал мекунад, аз қабили устувории дарозии мавҷҳои лазерӣ, беҳтар кардани ҳассосияти детектор, рафъ кардани дрейфҳои гармӣ дар системаҳои оптикӣ ва нигоҳдории самаранокии LED. Вақте ки технологияи оптоэлектронӣ ба самти иҷрои баландтар, андозаи хурдтар ва татбиқи васеътар инкишоф меёбад, TECmodule, сардкунандаи peltier, модули peltier нақши ивазнашавандаро идома медиҳад ва худи технологияи он низ пайваста барои қонеъ кардани талаботҳои афзоянда навоварӣ мекунад.