በኦፕቶኤሌክትሮኒክስ መስክ ውስጥ የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ሞጁል፣ የTEC ሞጁል፣ የፔልቲየር ማቀዝቀዣ ልማት እና አተገባበር

በኦፕቶኤሌክትሮኒክስ መስክ ውስጥ የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ሞጁል፣ የTEC ሞጁል፣ የፔልቲየር ማቀዝቀዣ ልማት እና አተገባበር

ቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ፣ ቴርሞኤሌክትሪክ ሞዱል፣ ፔልቲየር ሞዱል (TEC) በኦፕቶኤሌክትሮኒክ ምርቶች መስክ ውስጥ ልዩ ጠቀሜታዎች ያሉት የማይተካ ሚና ይጫወታል። የሚከተለው በኦፕቶኤሌክትሮኒክ ምርቶች ውስጥ ስላለው ሰፊ አተገባበር ትንተና ነው፡

I. ዋና የትግበራ መስኮች እና የድርጊት ዘዴ

1. የሌዘር ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ

• ቁልፍ መስፈርቶች፡- ሁሉም የሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች (LDS)፣ የፋይበር ሌዘር ፓምፕ ምንጮች እና የሶልድ-ስቴት ሌዘር ክሪስታሎች ለሙቀት በጣም ስሜታዊ ናቸው። የሙቀት ለውጦች የሚከተሉትን ሊያስከትሉ ይችላሉ፡

• የሞገድ ርዝመት መንሸራተት፡- የመገናኛ ሞገድ ርዝመት ትክክለኛነት (እንደ DWDM ስርዓቶች) ወይም የቁሳቁስ ማቀነባበሪያ መረጋጋት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል።

• የውጤት ኃይል መለዋወጥ፡- የስርዓት ውፅዓት ወጥነትን ይቀንሳል።

• የወሰን ጅረት ልዩነት፡- ቅልጥፍናን ይቀንሳል እና የኃይል ፍጆታን ይጨምራል።

• አጭር የህይወት ዘመን፡- ከፍተኛ የሙቀት መጠን የመሳሪያዎችን እርጅና ያፋጥናል።

• የTEC ሞዱል፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ ሞዱል ተግባር፡ በተዘጋ ዑደት የሙቀት መቆጣጠሪያ ስርዓት (የሙቀት ዳሳሽ + መቆጣጠሪያ + የTEC ሞዱል፣ የTE ማቀዝቀዣ) አማካኝነት የሌዘር ቺፕ ወይም ሞዱል የአሠራር ሙቀት በተመቻቸ ቦታ (በተለምዶ 25°ሴ ± 0.1°ሴ ወይም ከዚያ በላይ ትክክለኛነት) ይረጋጋል፣ ይህም የሞገድ ርዝመት መረጋጋትን፣ የማያቋርጥ የኃይል ውፅዓትን፣ ከፍተኛ ቅልጥፍናን እና የተራዘመ የህይወት ዘመንን ያረጋግጣል። ይህ እንደ ኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን፣ የሌዘር ማቀነባበሪያ እና የህክምና ሌዘሮች ላሉ መስኮች መሰረታዊ ዋስትና ነው።

2. የፎቶ መመርመሪያዎች/ኢንፍራሬድ መመርመሪያዎችን ማቀዝቀዝ

• ቁልፍ መስፈርቶች፡

• የጨለማውን ፍሰት ይቀንሱ፡- እንደ ፎቶዲዮዶች (በተለይም በቅርበት ኢንፍራሬድ ኮሙኒኬሽን ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ የInGaAs መመርመሪያዎች)፣ የአቬላንች ፎቶዲዮዶች (APD) እና የሜርኩሪ ካድሚየም ቴሉሪድ (HgCdTe) ያሉ የኢንፍራሬድ ፎካል ፕላን አሬይዎች (IRFPA) በክፍል ሙቀት ውስጥ በአንጻራዊ ሁኔታ ትላልቅ የጨለማ ጅረቶች አሏቸው፣ ይህም የሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ (SNR) እና የመለየት ትብነትን በእጅጉ ይቀንሳል።

• የሙቀት ጫጫታ መገደብ፡- የመመርመሪያው የሙቀት ጫጫታ ራሱ የመለየት ገደቡን የሚገድበው ዋናው ምክንያት ነው (እንደ ደካማ የብርሃን ምልክቶች እና የረጅም ርቀት ምስል)።

• ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞጁል፣ የፔልቲየር ሞጁል (የፔልቲየር ኤለመንት) ተግባር፡ የመመርመሪያውን ቺፕ ወይም መላውን ፓኬጅ ወደ ከባቢ አየር የሙቀት መጠን (እንደ -40°ሴ ወይም ከዚያ በታች) ያቀዘቅዙ። የጨለማውን ፍሰት እና የሙቀት ጫጫታ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሱ፣ እና የመሳሪያውን ስሜታዊነት፣ የመለየት ፍጥነት እና የምስል ጥራት በእጅጉ ያሻሽሉ። በተለይ ለከፍተኛ አፈጻጸም ላላቸው የኢንፍራሬድ የሙቀት ምስሎች፣ የሌሊት እይታ መሳሪያዎች፣ ስፔክትሮሜትሮች እና የኳንተም ኮሙኒኬሽን ነጠላ-ፎቶን መመርመሪያዎች በጣም አስፈላጊ ነው።

3. ትክክለኛ የኦፕቲካል ሲስተሞች እና ክፍሎች የሙቀት ቁጥጥር

• ቁልፍ መስፈርቶች፡ በኦፕቲካል መድረክ ላይ ያሉት ቁልፍ ክፍሎች (እንደ ፋይበር ብራግ ግሬቲንግስ፣ ማጣሪያዎች፣ ኢንተርፌሮሜትሮች፣ የሌንስ ቡድኖች፣ የCCD/CMOS ዳሳሾች) ለሙቀት መስፋፋት እና ለሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ የሙቀት መጠን ኮፊሸንቶች ስሜታዊ ናቸው። የሙቀት ለውጦች በኦፕቲካል መንገድ ርዝመት፣ በፎከስ ርዝመት መንሸራተት እና በማጣሪያው መሃል ላይ ባለው የሞገድ ርዝመት ለውጥ ላይ ለውጦችን ሊያስከትሉ ይችላሉ፣ ይህም የስርዓት አፈጻጸምን (እንደ ብዥታ ምስል፣ ትክክል ያልሆነ የኦፕቲካል መንገድ እና የመለኪያ ስህተቶች) ሊያበላሽ ይችላል።

• የTEC ሞዱል፣ ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞዱል ተግባር፡

• አክቲቭ የሙቀት መቆጣጠሪያ፡- ቁልፍ የኦፕቲካል ክፍሎች በከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ ንጣፍ ላይ ተጭነዋል፣ እና የTEC ሞጁል (ፔልቲየር ማቀዝቀዣ፣ ፔልቲየር መሳሪያ)፣ ቴርሞኤሌክትሪክ መሳሪያ የሙቀት መጠኑን በትክክል ይቆጣጠራል (ቋሚ የሙቀት መጠን ወይም የተወሰነ የሙቀት ኩርባን ይጠብቃል)።

• የሙቀት ተመሳሳይነት፡- የስርዓቱን የሙቀት መረጋጋት ለማረጋገጥ በመሳሪያዎቹ ውስጥ ወይም በክፍሎቹ መካከል ያለውን የሙቀት ልዩነት ቅልመት ማስወገድ።

• የአካባቢ መለዋወጥን ይከላከሉ፡- ውጫዊ የአካባቢ ሙቀት ለውጦች በውስጥ ትክክለኛ የኦፕቲካል መንገድ ላይ የሚያሳድሩትን ተጽዕኖ ማካካስ። በከፍተኛ ትክክለኛነት ስፔክትሮሜትሮች፣ በሥነ ፈለክ ቴሌስኮፖች፣ በፎቶሊቶግራፊ ማሽኖች፣ በከፍተኛ ደረጃ ማይክሮስኮፖች፣ በኦፕቲካል ፋይበር ዳሰሳ ስርዓቶች፣ ወዘተ በስፋት ይተገበራል።

4. የ LEDs የአፈጻጸም ማመቻቸት እና የዕድሜ ልክ ማራዘሚያ

• ቁልፍ መስፈርቶች፡- ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ኤልኢዲዎች (በተለይ ለፕሮጀክሽን፣ ለመብራት እና ለአልትራቫዮሌት ማከሚያ) በስራ ወቅት ከፍተኛ ሙቀት ያመነጫሉ። የመጋጠሚያ ሙቀት መጨመር የሚከተሉትን ያስከትላል፡

• የብርሃን ቅልጥፍና ቀንሷል፡ የኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ልወጣ ቅልጥፍና ቀንሷል።

• የሞገድ ርዝመት ለውጥ፡- የቀለም ወጥነትን (እንደ RGB ፕሮጀክሽን) ይነካል

• የዕድሜ ልክ መቀነስ፡ የመጋጠሚያ ሙቀት የ LEDs ዕድሜን የሚነካው በጣም አስፈላጊው ነገር ነው (የአርሂኒየስ ሞዴልን በመከተል)።

• የTEC ሞጁሎች፣ የሙቀት ማቀዝቀዣዎች፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ ሞጁሎች ተግባር፡- እጅግ በጣም ከፍተኛ ኃይል ወይም ጥብቅ የሙቀት መቆጣጠሪያ መስፈርቶች ላሏቸው የኤልኢዲ አፕሊኬሽኖች (እንደ የተወሰኑ የፕሮጀክሽን ብርሃን ምንጮች እና ሳይንሳዊ ደረጃ ያላቸው የብርሃን ምንጮች)፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ ሞጁል፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ ሞጁል፣ የፔልቲየር መሳሪያ፣ የፔልቲየር አካል ከባህላዊ የሙቀት ማጠቢያዎች የበለጠ ኃይለኛ እና ትክክለኛ ንቁ የማቀዝቀዣ ችሎታዎችን ሊያቀርብ ይችላል፣ የኤልኢዲ መጋጠሚያ ሙቀትን ደህንነቱ በተጠበቀ እና ቀልጣፋ በሆነ ክልል ውስጥ ይጠብቃል፣ ከፍተኛ ብሩህነት ውጤት፣ የተረጋጋ ስፔክትረም እና እጅግ በጣም ረጅም ዕድሜን ይጠብቃል።

Ii. በኦፕቶ ኤሌክትሮኒክ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የTEC ሞጁሎች ቴርሞኤሌክትሪክ ሞጁሎች (ፔልቲየር ማቀዝቀዣዎች) የማይተኩ ጥቅሞች ዝርዝር ማብራሪያ

1. ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ አቅም፡- በ±0.01°ሴ ወይም ከዚያ በላይ ትክክለኛነት ባለው የተረጋጋ የሙቀት መቆጣጠሪያ ማግኘት ይችላል፣ እንደ አየር ማቀዝቀዣ እና ፈሳሽ ማቀዝቀዣ ካሉ ተገብሮ ወይም ንቁ የሙቀት ማሰራጫ ዘዴዎች እጅግ የላቀ፣ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎችን ጥብቅ የሙቀት መቆጣጠሪያ መስፈርቶችን ያሟላል።

2. የሚንቀሳቀሱ ክፍሎች እና ማቀዝቀዣዎች የሉም፡- ጠንካራ-ሁኔታ ኦፕሬሽን፣ ምንም አይነት ኮምፕሬሰር ወይም የማራገቢያ ንዝረት ጣልቃ ገብነት፣ የማቀዝቀዣ መፍሰስ አደጋ የለም፣ እጅግ በጣም ከፍተኛ አስተማማኝነት፣ ጥገና የሌለው፣ እንደ ቫክዩም እና ቦታ ላሉ ልዩ አካባቢዎች ተስማሚ።

3. ፈጣን ምላሽ እና የመቀየሪያ አቅም፡ የአሁኑን አቅጣጫ በመቀየር፣ የማቀዝቀዝ/የማሞቂያ ሁነታ በፍጥነት ምላሽ በሚሰጥ ፍጥነት (በሚሊሰከንዶች) ወዲያውኑ ሊቀየር ይችላል። በተለይም ትክክለኛ የሙቀት ዑደት የሚያስፈልጋቸው ጊዜያዊ የሙቀት ጭነቶችን ወይም አፕሊኬሽኖችን ለመቋቋም ተስማሚ ነው (እንደ የመሣሪያ ሙከራ)።

4. አነስተኛነት እና ተለዋዋጭነት፡- የታመቀ መዋቅር (ሚሊሜትር-ደረጃ ውፍረት)፣ ከፍተኛ የኃይል ጥግግት፣ እና በቺፕ-ደረጃ፣ በሞጁል-ደረጃ ወይም በስርዓት-ደረጃ ማሸጊያ ውስጥ በተለዋዋጭነት ሊዋሃድ ይችላል፣ ይህም ከተለያዩ የቦታ-ገደብ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ምርቶች ዲዛይን ጋር ይጣጣማል።

5. የአካባቢ ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ፡- ሙሉውን ስርዓት ሳያቀዘቅዝ የተወሰኑ ሆትስፖቶችን በትክክል ማቀዝቀዝ ወይም ማሞቅ ይችላል፣ ይህም ከፍተኛ የኃይል ቆጣቢነት ጥምርታ እና የበለጠ ቀላል የስርዓት ዲዛይን ያስገኛል።

Iii. የማመልከቻ ጉዳዮች እና የእድገት አዝማሚያዎች

• የኦፕቲካል ሞጁሎች፡- ማይክሮ TEC ሞጁል (ማይክሮ ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞጁል፣ ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞጁል የማቀዝቀዣ DFB/EML ሌዘሮች በ10G/25G/100G/400G እና ከፍተኛ ፍጥነት ባለው ፕሉብል ኦፕቲካል ሞጁሎች (SFP+፣ QSFP-DD፣ OSFP) ውስጥ በተለምዶ ጥቅም ላይ ይውላሉ። ይህም በረጅም ርቀት ማስተላለፊያ ወቅት የአይን ንድፍ ጥራት እና የቢት ስህተት መጠንን ለማረጋገጥ ነው።

• LiDAR፡- በአውቶሞቲቭ እና በኢንዱስትሪ ሊዳር ውስጥ የሚገኙ የጠርዝ አመንጪ ወይም የVCSEL የሌዘር ብርሃን ምንጮች የTEC ሞጁሎች ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞጁሎች፣ ቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣዎች፣ የፔልቲየር ሞጁሎች የልብ ምት መረጋጋትን እና የተለያዩ ትክክለኛነትን ለማረጋገጥ፣ በተለይም ረጅም ርቀት እና ከፍተኛ ጥራት መለየትን በሚጠይቁ ሁኔታዎች ውስጥ ያስፈልጋቸዋል።

• የኢንፍራሬድ የሙቀት ምስል፡- ከፍተኛ-ደረጃ ያለው ያልቀዘቀዘ ማይክሮ-ራዲዮሜትር ፎካል ፕላን አደራደር (UFPA) በአንድ ወይም በብዙ የTEC ሞዱል ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞዱል ደረጃዎች በኩል በሚሰራው የሙቀት መጠን (በተለምዶ ~32°ሴ) ይረጋጋል፣ ይህም የሙቀት መንሸራተት ድምጽን ይቀንሳል፤ ማቀዝቀዣ ያላቸው መካከለኛ-ሞገድ/ረጅም-ሞገድ የኢንፍራሬድ መመርመሪያዎች (MCT፣ InSb) ጥልቅ ማቀዝቀዣ ያስፈልጋቸዋል (-196°ሴ በስተርሊንግ ማቀዝቀዣዎች ይሳካል፣ ነገር ግን በትንሽ አፕሊኬሽኖች፣ የTEC ሞዱል ቴርሞኤሌክትሪክ ሞዱል፣ ፔልቲየር ሞዱል ለቅድመ-ማቀዝቀዣ ወይም ለሁለተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል)።

• ባዮሎጂካል ፍሎረሰንስ ዲቴክሽን/ራማን ስፔክትሮሜትር፡ የCCD/CMOS ካሜራ ወይም የፎቶ ማባዣ ቱቦ (PMT) ማቀዝቀዝ ደካማ የፍሎረሰንስ/ራማን ሲግናሎችን የመለየት ገደብ እና የምስል ጥራት በእጅጉ ያሻሽላል።

• የኳንተም ኦፕቲካል ሙከራዎች፡- ለነጠላ ፎቶን መመርመሪያዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው አካባቢ ያቅርቡ (እንደ ሱፐርኮንዳክቲንግ ናኖዋይር SNSPD ያሉ፣ ይህም እጅግ በጣም ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የሚፈልግ ነው፣ ነገር ግን Si/InGaAs APD በተለምዶ በTEC ሞዱል፣ በቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ሞዱል፣ በቴርሞኤሌክትሪክ ሞዱል፣ በTE ማቀዝቀዣ) እና በተወሰኑ የኳንተም ብርሃን ምንጮች ይቀዘቅዛል።

• የእድገት አዝማሚያ፡- የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ሞጁል፣ የቴርሞኤሌክትሪክ መሳሪያ፣ ከፍተኛ ቅልጥፍና ያለው (የ ZT ዋጋ ጨምሯል)፣ ዝቅተኛ ዋጋ፣ አነስተኛ መጠን እና ጠንካራ የማቀዝቀዣ አቅም ያለው የTEC ሞጁል ምርምር እና ልማት፤ ከላቁ የማሸጊያ ቴክኖሎጂዎች (እንደ 3D IC፣ Co-Packed Optics) ጋር በቅርበት የተዋሃደ፤ ብልህ የሙቀት መቆጣጠሪያ ስልተ ቀመሮች የኃይል ቅልጥፍናን ያሻሽላሉ።

የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ሞጁሎች፣ የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣዎች፣ የቴርሞኤሌክትሪክ ሞጁሎች፣ የፔልቲየር አካላት፣ የፔልቲየር መሳሪያዎች የዘመናዊ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ምርቶች ዋና የሙቀት አስተዳደር ክፍሎች ሆነዋል። ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያው፣ የጠንካራ ሁኔታ አስተማማኝነት፣ ፈጣን ምላሽ እና አነስተኛ መጠን እና ተለዋዋጭነት እንደ የሌዘር የሞገድ ርዝመት መረጋጋት፣ የመመርመሪያ ስሜታዊነት መሻሻል፣ በኦፕቲካል ሲስተሞች ውስጥ የሙቀት መንሸራተትን መገደብ እና ከፍተኛ ኃይል ያለው የኤልኢዲ አፈፃፀምን መጠበቅ ያሉ ቁልፍ ተግዳሮቶችን በብቃት ይፈታሉ። የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ቴክኖሎጂ ወደ ከፍተኛ አፈጻጸም፣ አነስተኛ መጠን እና ሰፊ አተገባበር ሲሸጋገር፣ የTECሞዱል፣ የፔልቲየር ማቀዝቀዣ፣ የፔልቲየር ሞጁል የማይተካ ሚና መጫወቱን ይቀጥላል፣ እና ቴክኖሎጂው ራሱ ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ የሚሄድ ፍላጎት ያላቸውን መስፈርቶች ለማሟላት ያለማቋረጥ ፈጠራ እያደረገ ነው።