1 长春理工大学电子信息工程学院，吉林 长春 130012
2 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
为抑制快速反射镜开机温漂，以及实现快速反射镜在设定温度条件下正常工作，设计了温度控制系统与新型控制方案，来实现对快速反射镜温度的精确控制。温控系统以单片机为核心控制元件，热电制冷器为执行元件。设计基于小波去噪的非线性比例-积分-微分自抗扰控制方案，通过基于Sigmoid个性化惯性权重的粒子群优化算法整定控制参数，进行仿真和实验。结果表明，此控制方案能有效抑制快速反射镜的开机温漂，在15~28 ℃的控温范围内，控温精度达到±0.02 ℃，可在142 s内稳定在预设温度。所设计的温控系统响应速度快、控制精度高，鲁棒性强，具有较好的应用价值。
光学器件 快速反射镜 非线性比例-积分-微分控制 自抗扰控制 小波去噪 热电制冷器 粒子群优化 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0523001
1 郑州大学 机械与动力工程学院, 郑州 450001
2 河南省智能制造研究院, 郑州 450001
基于牛顿粘性定律和计算流体力学(CFD), 在实际项目的基础上探究了五种不同垂直截面形状的翅片式散热器在强迫对流条件下的散热性能, 最终根据其各自的散热性能和经济性筛选出最佳垂直截面形状的散热器为三角形截面翅片散热器, 与传统的矩形截面翅片散热器相比, 其散热性能提升了4.23%, 材料成本下降了17.95%。
热电制冷 翅片式散热器 风冷热沉散热 计算流体力学 thermoelectric cooler fin heat sink heat dissipation of heat sink CFD
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
针对多角度偏振成像仪探测器光电性能的评估需求,研制一套图像传感器光电性能参数通用测试系统,并提出一种基于珀耳帖效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法。实验结果表明积分球的光源稳定性为0.036%,照度均匀度≥99.3%,探测器制冷系统降温速率约为2.2 ℃/min,温控精度优于±0.15 ℃,实现在-10~25 ℃的工作温度范围内对量子效率、光响应不一致性、暗电流、满阱电荷和光响应非线性等关键性能参数的测量,多角度偏振成像仪探测器不同波长下的光响应不一致性优于3%,光响应非线性优于1%,工作温度升高至9 ℃暗电流增加1.25倍,近红外波段的量子效率变化3.58个百分点。探测器性能的评估为多角度偏振成像仪整机的性能测试和定标需求提供保障。
测量 偏振成像仪 电荷耦合器件 光电性能 温度控制 半导体制冷器
低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心，利用热敏电阻采样激光工作温度，并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节，使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率，并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制，使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明，该电路能够长时间可靠地工作，激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm，且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。
半导体激光器 驱动电路 温度调谐 波长扫描 半导体制冷器 semiconductor laser driving circuit thermal tuning wavelength scanning thermoelectric cooler
上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
太阳能电池(photovoltaic, PV)长时间暴露在阳光下会使其表面温度迅速升高, 从而降低其输出电压。为降低太阳能电池板的表面温度, 对太阳能电池板背面装载的热电制冷器(thermoelectric cooler, TEC)进行了研究, 测试其在不同室温下对太阳能电池板输出性能的影响。研究表明: 当不含 TEC且环境温度分别为 26 ℃、 29 ℃、 33 ℃时, 太阳能电池板的实验最大输出电压分别是 2.32 V、2.25 V、2.20 V; 加载 TEC之后, 在上述环境温度下太阳能电池板的最大输出电压分别为 2.54 V、2.59 V、2.47 V, 输出电压分别增加 9.4%、15.1%、12.3%。因此在太阳能电池板中加载热电制冷器既可以增大输出电压, 又可以避免因温度升高而降低太阳能电池板的寿命。
太阳能电池 热电制冷器 环境温度 输出电压 solar cell thermoelectric cooler ambient temperature output voltage
1 桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院,广西 桂林 541004
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室 安徽 合肥 230031
3 广西光电信息处理重点实验室,广西 桂林 541004
硒化铅(PbSe)中红外探测器是CO气体检测仪中的核心部件,其响应率会随温度变化。对中红外探测器进行精确的温度控制 可以有效地改善系统稳定性,提高检测系统信噪比。首先分析了 PbSe探测器温度特性,根据CO检测仪设计指标提出了温控 系统的高稳定性要求;介绍了热电制冷器(Thermoelectric cooling, TEC)的工作原理;提出了基于温湿度控制芯 片ADN8830的温度控制方案并设计了输入电桥电路、TEC功放电路和PID补偿电路。根据设计方案搭建了实验测试系统 在室温环境下进行测试。测试结果表明:该温控系统应用于大气CO浓度检测仪器可在30 s内进入稳定状态,且1 min内 温度波动小于±0.02℃,优于CO检测仪1 ppm精度指标所需的温度波动不大于±0.1℃的要求。
中红外探测器 温度控制 热电制冷器 mid-infrared detector temperature control thermoelectric cooler ADN8830 ADN8830 大气与环境光学学报
2019, 14(5): 351
1 北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
2 江苏北方湖光光电有限公司, 江苏 无锡 214035
为了获得高激光脉冲能量, 设计了高能脉冲激光放大系统。对该放大系统的输出能量、脉冲宽度、能量稳定度、输出脉冲宽度等进行了研究。首先, 进行四能级激光速率方程的分析递推出泵浦能量和储存能量、增益系数等的关系。接着, 进行了激光放大器的系统设计, 然后进行实验验证, 最后, 实验还进行了输出激光的性能测试。实验结果表明：在Nd∶YAG晶体棒尺寸为 8 mm×100 mm、Nd3+ 的掺杂浓度为1.1%、泵浦功率最大24 kW、重复频率为10 Hz、泵浦电流为80 A、泵浦脉宽为200 μs的条件下, 得到脉冲宽度10 ns、最大脉冲能量1 050 mJ的脉冲激光, 输出能量不稳定度<3%,通过刀口法测得水平和垂直方向光束质量M2分别是3.9和4.8。满足了高能量、无水冷、稳定可靠等要求。
LD侧面泵浦 放大器 高能量 无水冷 diode-side-pumped amplifier high energy thermoelectric cooler
设计并制作了一种硅雪崩光电二极管(APD)四象限探测器芯片, 基于该芯片研制了一款新型高灵敏度制冷型APD四象限探测器组件; 创新性地将探测器芯片、热电制冷器、前置放大电路和增益控制模块集成在带光窗的金属外壳中; 该组件制冷加热速度快, 在-45~70℃环境温度内可使器件恒定工作在10±2℃。测试结果表明, 相对于传统的PIN四象限探测器组件, 由于APD探测器本身能产生雪崩增益, 该组件的灵敏度提高了近两个数量级, 作用距离更远。
热电制冷器 增益控制模块 APD四象限探测器组件 PIN四象限探测器组件 thermoelectric cooler gain control module quadrant APD PIN quadrant photodetector
