1 中国电子科技集团公司第二十九研究所,成都610036
2 四川省宽带微波电路高密度集成工程研究中心,成都610036
为了降低直调电/光转换组件的功耗,以对组件的散热分析结论为基础,提出一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法,即对组件变形敏感的区域采用传统的柯伐合金材料,对半导体制冷器(TEC)底部要求快速散热的区域则采用热导率较高的金刚石铜材料。仿真与测试结果表明:所提出的方法可以降低TEC 热端面与组件底面之间的温差、TEC的冷热两端面温差、TEC的电流和TEC自身产生的功耗;在工作温度为70 ℃时,电/光转换组件的单通道功耗从传统封装方式的2.875 W降低到1.25 W,功耗降低了56.5%。
电/光转换组件 半导体制冷器 金刚石铜 功耗 electrical/optical conversion module, semiconducto
1 中国电子科技集团公司 第二十九研究所,成都610036
2 四川省宽带微波电路高密度集成工程研究中心,成都610036
为了保持直调电/光转换组件激光器恒温区域温度不变,提出了一种新型的热隔离高频信号传输结构。该结构采用低热导率介质的电容来传输高频信号,有效增大了电/光转换组件中射频和激光器芯片之间的传热热阻,降低了从射频到激光器芯片恒温区之间的热传导。仿真结果表明:与传统的电路片搭接结构、金丝级联结构相比,所提传输结构使半导体制冷器的热负载分别降低了20.5%、10%,电流分别降低了100、60 mA;同时,该传输结构在2~18 GHz频段内的回波损耗最大只有-16.7 dB,具备良好的射频传输性能。
热隔离 电容 低热导率 电/光转换组件 半导体制冷器 回波损耗 thermal insulation, capacitance, low conduction, e
1 中国科学技术大学 生物医学工程学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物工程技术研究所,江苏 苏州 215163
3 长春理工大学 电子信息工程学院,吉林 长春 130022
4 季华实验室,广东 佛山 528200
5 徐州医科大学 医学影像学院,江苏 徐州 221004
对于高灵敏原子磁力计极弱磁测量,激光温度的精确稳定控制是一项必不可少的工作。激光温度不稳定会导致激光波长波动和漂移,从而降低原子磁力计的灵敏度。为了降低激光器温度波动对原子磁力计的影响,本文设计并实现了一个基于ADN8834温度控制芯片的高精度DBR激光器自动温度控制系统。首先,基于ADN8834和高精度模/数转换芯片LTC2377设计了温度反馈电路,成功采集到了与温度对应的模拟电压信号并将其转换为数字信号送入FPGA。然后,在FPGA中实现了增量式数字PID算法,自动计算温度控制信号。最后,设计了数/模转换电路将该温度控制信号转换为模拟信号传递给ADN8834,ADN8834输出加热或冷却信号来控制半导体热电制冷器,从而实现闭环温度自动控制。实验结果表明,当目标温度分别设定在20,25,30 ℃时,该温度自动控制系统的温度稳定性均在±0.005 ℃,测试DBR激光器输出波长稳定性范围为±2 pm。该激光器自动温度控制系统温度稳定性高,且操作方便,设计灵活,基本满足原子磁力计系统对激光温度控制器的要求。
ADN8834 数字PID算法 温度控制 半导体热电制冷器 ADN8834 digital PID algorithm temperature control TEC
1 中国科学院合肥物质科学研究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重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
针对温度效应会影响太阳光度计观测结果且温度校正系数难以获取等问题, 设计了一种基于热电制冷器 (TEC) 的全自动太阳光度计温控系统。介绍了自研全自动太阳光度计的整体设计,特别是温控系统设计, 并分析了温度对探测器响应的影响。最后对该全自动太阳光度计进行了野外测试, 在合肥地区与商用仪器CE318进行了同步观测比对, 测试结果表明全自动太阳光度计反演的气溶胶光学厚度与CE318校正后的结果一致, 偏差在0.01以内;在敦煌地区的长期测试结果表明, 在温度变化较大的长期野外观测中, 全自动太阳光度计温控系统均保持在 (25 ± 0.2) ℃内, 验证了温控系统设计的有效性和可靠性。
温控 太阳光度计 热电制冷器 气溶胶光学厚度 温度校正 temperature control sun photometer thermos-electric cooling aerosol optical depth temperature correction
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
红外与激光工程
2023, 52(2): 20210813
本文通过理论计算和实验研究对不同节流孔孔径的记忆合金自调式制冷器流量稳定性进行了分析。理论计算表明:当制冷器受到相同扰动因素影响时,节流孔孔径越小的制冷器,流量越稳定;流量变化量随节流孔孔径增大呈线性增长趋势。实验研究中,制作了孔径分别为 0.15 mm和 0.25 mm的记忆合金自调式制冷器,将疲劳测试和振动测试作为扰动因素,对制冷器在 29 MPa和 22 MPa的流量进行测试,结果显示,孔径为 0.15 mm的制冷器流量方差明显小于 0.25 mm的制冷器。理论和实验研究均表明,缩小节流孔孔径的设计有助于提高记忆合金自调式制冷器的流量稳定性。
制冷器 记忆合金 节流孔 流量 稳定性 cryocoolers, shape memory alloy (SMA), orifice, fl
微机电系统 MEMS(micro-electro-mechanical system)是一种集合了微电子与机械工程技术的新型高科技装置,其制造工艺可以进行最小至纳米尺度的加工以及高度集成化的微型制造。其产品微小体积、高度集成化以及高性能高产热的特性也决定了其需要匹配相应的制冷解决方案,本文重点阐述了基于 MEMS制造工艺并同时应用于 MEMS产品的微型制冷器的工作原理、性能及发展趋势。分别分析了微型半导体制冷器以及微型节流制冷器各自的优势和不足,对微型制冷器的未来发展提出了建议。
微机电系统 微加工 微型制冷器 MEMS,micro manufacturing,micro coolers
1 武汉邮电科学研究院,武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司,武汉 430074
第5代移动通信技术(5G)前传是承载网络的重要组成部分,高精度时间同步以及海量连接的需求对接入网有了更高的要求。为了解决前传哑资源管理及光纤资源问题,中国移动提出了中等波分复用(MWDM)前传方案。针对MWDM方案的需求和5G前传推行需要降低成本的问题,文章提出了一款应用于MWDM光模块的25 Gbit/s 光发射组件(TOSA),采用低成本的同轴气密封装,并内置半导体制冷器来支持室外场景的严苛条件。文章主要介绍了TOSA的关键设计和封装形式,并从设计和工艺上对其控温能力进行了优化,最后对样品的光电性能、控温能力以及传输性能进行了测试。测试结果表明,器件性能优良,且满足SFP28封装形式和IEEE 802.3协议标准。关键词:
中等波分复用 5G前传 半导体制冷器 MWDM 5G fronthaul thermo electric cooler