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
红外与激光工程
2023, 52(2): 20210813
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
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
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 中国电子科技集团第五十三研究所, 天津 300000
报道了一种紧凑型激光二极管(LD)侧面抽运的高能量全固态Nd∶YAG主振荡功率放大系统。放大系统整体采用半导体制冷器进行冷却, 实现了激光系统的紧凑化和小型化。主振荡器使用了直径为7 mm、长度为100 mm、掺杂浓度(原子数分数)为1.1%的Nd∶YAG晶体棒, 在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350 mJ、脉宽为9.7 ns的激光输出。功率放大级使用直径为7.5 mm、长度为134 mm、掺杂浓度为1.1%的Nd∶YAG晶体棒作为增益介质, 放大后得到了能量为700 mJ、脉宽为10 ns的激光输出。
激光器 全固态激光器 高能量 半导体制冷器 激光二极管抽运 主振荡功率放大
1 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
3 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
红外探测器作为星载偏振探测载荷的核心部件，用于实现短波红外波段辐射偏振信息的光电转换。为保证应用性能，需要对探测器进行精密温控，保证其工作在较低且稳定的温度以降低探测器热噪声和暗电流。本文介绍了一种红外探测器温控系统，采用FPGA 控制完成温度信号的采集并输出控制信号，数模转换器控制三极管驱动电流完成半导体制冷器的驱动，采用Bang-Bang 和PID 复合控制算法完成探测器的精密温控，测试结果表明，温控精度优于±0.1℃，温度稳定时间小于6 min，可将探测器在较短的时间内控制在目标温度范围内，为实现短波红外波段的高精度偏振信息测量提供保障。
Bang-Bang 控制 PID 控制 温度控制 红外探测器 半导体制冷器（TEC） bang-bang control PID control temperature control infrared detector thermo electric cooler （TEC）
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230031
为减小紫外成像光谱仪中CCD暗电流噪声, 提高系统信噪比, 需要对CCD进行制冷.为此采用模拟比例-积分-微分电路设计了CCD制冷电路, 利用Zregler-Nicholas经验整定方法确定比例-积分-微分参量,以实现降温速率不大于5℃/min、温度稳定度为±0.05℃, 满足最大制冷温差.将该制冷系统应用于机载成像光谱仪进行了测试, 结果表明: 环境温度变化不会影响制冷效果, 在达到制冷目标温度－20℃后, CCD探测器暗背景下光谱维噪声平均灰度响应值为1 072, 暗背景信号非均匀性下降到0.5%, 满足光谱数据反演要求.
成像光谱仪 温度控制 差分吸收光谱 模拟比例-积分-微分控制 半导体制冷器 Imaging Spectrometer Temperature control Differential optical absorption spectrometry Analog proportion integration differential control Thermoelectric cooler
