දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික ක්ෂේත්‍රයේ තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුලය, TEC මොඩියුලය, පෙල්ටියර් සිසිලකය සංවර්ධනය කිරීම සහ යෙදීම.
තාප විදුලි සිසිලකය, තාප විදුලි මොඩියුලය, පෙල්ටියර් මොඩියුලය (TEC) එහි අද්විතීය වාසි සහිත ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදන ක්ෂේත්‍රයේ අත්‍යවශ්‍ය කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදනවල එහි පුළුල් යෙදුම පිළිබඳ විශ්ලේෂණයක් පහත දැක්වේ:
I. මූලික යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර සහ ක්‍රියාකාරී යාන්ත්‍රණය
1. ලේසර් වල නිරවද්‍ය උෂ්ණත්ව පාලනය
• ප්‍රධාන අවශ්‍යතා: සියලුම අර්ධ සන්නායක ලේසර් (LDS), ෆයිබර් ලේසර් පොම්ප ප්‍රභවයන් සහ ඝන-තත්ව ලේසර් ස්ඵටික උෂ්ණත්වයට අතිශයින් සංවේදී වේ. උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් වලට හේතු විය හැක්කේ:
• තරංග ආයාම ප්ලාවිතය: සන්නිවේදනයේ තරංග ආයාම නිරවද්‍යතාවයට (DWDM පද්ධති වැනි) හෝ ද්‍රව්‍ය සැකසීමේ ස්ථායිතාවයට බලපායි.
• ප්‍රතිදාන බල උච්චාවචනය: පද්ධති ප්‍රතිදානයේ අනුකූලතාව අඩු කරයි.
• එළිපත්ත ධාරා විචලනය: කාර්යක්ෂමතාව අඩු කරන අතර බල පරිභෝජනය වැඩි කරයි.
• කෙටි ආයු කාලය: අධික උෂ්ණත්වය උපාංගවල වයසට යාම වේගවත් කරයි.
• TEC මොඩියුලය, තාප විදුලි මොඩියුල ක්‍රියාකාරිත්වය: සංවෘත ලූප උෂ්ණත්ව පාලන පද්ධතියක් (උෂ්ණත්ව සංවේදකය + පාලකය +TEC මොඩියුලය, TE සිසිලකය) හරහා, ලේසර් චිපයේ හෝ මොඩියුලයේ මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය ප්‍රශස්ත ලක්ෂ්‍යයේදී (සාමාන්‍යයෙන් 25°C±0.1°C හෝ ඊටත් වඩා ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින්) ස්ථාවර කර ඇති අතර, තරංග ආයාම ස්ථායිතාව, නියත බල ප්‍රතිදානය, උපරිම කාර්යක්ෂමතාව සහ දීර්ඝ ආයු කාලය සහතික කරයි. දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය, ලේසර් සැකසුම් සහ වෛද්‍ය ලේසර් වැනි ක්ෂේත්‍ර සඳහා මෙය මූලික සහතිකයයි.
2. ප්‍රකාශ අනාවරක/අධෝරක්ත අනාවරක සිසිලනය
• ප්‍රධාන අවශ්‍යතා:
• අඳුරු ධාරාව අඩු කරන්න: ෆොටෝඩයෝඩ (විශේෂයෙන් ආසන්න අධෝරක්ත සන්නිවේදනයේ භාවිතා වන InGaAs අනාවරක), හිම කුණාටු ෆොටෝඩයෝඩ (APD) සහ රසදිය කැඩ්මියම් ටෙලුරයිඩ් (HgCdTe) වැනි අධෝරක්ත නාභීය තල අරා (IRFPA) කාමර උෂ්ණත්වයේ දී සාපේක්ෂව විශාල අඳුරු ධාරා ඇති අතර, සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය (SNR) සහ හඳුනාගැනීමේ සංවේදීතාව සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි.
• තාප ශබ්දය මර්දනය කිරීම: අනාවරකයේම තාප ශබ්දය හඳුනාගැනීමේ සීමාව සීමා කරන ප්‍රධාන සාධකය වේ (දුර්වල ආලෝක සංඥා සහ දිගු-දුර රූපකරණය වැනි).
• තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුලය, පෙල්ටියර් මොඩියුලය (පෙල්ටියර් මූලද්‍රව්‍යය) ක්‍රියාකාරිත්වය: අනාවරක චිපය හෝ සම්පූර්ණ පැකේජය උප-පරිසර උෂ්ණත්වයන්ට (-40°C හෝ ඊටත් වඩා අඩු) සිසිල් කරන්න. අඳුරු ධාරාව සහ තාප ශබ්දය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරන්න, සහ උපාංගයේ සංවේදීතාව, හඳුනාගැනීමේ අනුපාතය සහ රූපකරණ ගුණාත්මකභාවය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරන්න. ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත අධෝරක්ත තාප ප්‍රතිබිම්බ, රාත්‍රී දර්ශන උපාංග, වර්ණාවලීක්ෂ සහ ක්වොන්ටම් සන්නිවේදන තනි-ෆෝටෝන අනාවරක සඳහා එය විශේෂයෙන් තීරණාත්මක වේ.
3. නිරවද්‍ය දෘශ්‍ය පද්ධති සහ සංරචකවල උෂ්ණත්ව පාලනය
• ප්‍රධාන අවශ්‍යතා: දෘශ්‍ය වේදිකාවේ ඇති ප්‍රධාන සංරචක (ෆයිබර් බ්‍රැග් ග්‍රේටින්, ෆිල්ටර්, ඉන්ටර්ෆෙරෝමීටර, කාච කණ්ඩායම්, CCD/CMOS සංවේදක වැනි) තාප ප්‍රසාරණය සහ වර්තන දර්ශක උෂ්ණත්ව සංගුණක වලට සංවේදී වේ. උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් දෘශ්‍ය මාර්ග දිගෙහි වෙනස්කම්, නාභීය දුර ප්ලාවිතය සහ පෙරහන මධ්‍යයේ තරංග ආයාම මාරුව ඇති කළ හැකි අතර එමඟින් පද්ධති ක්‍රියාකාරිත්වය පිරිහීමට හේතු වේ (නොපැහැදිලි රූපකරණය, සාවද්‍ය දෘශ්‍ය මාර්ගය සහ මිනුම් දෝෂ වැනි).
• TEC මොඩියුලය, තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුලය ක්‍රියාකාරිත්වය:
• ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්ව පාලනය: ප්‍රධාන දෘශ්‍ය සංරචක ඉහළ තාප සන්නායකතා උපස්ථරයක් මත ස්ථාපනය කර ඇති අතර TEC මොඩියුලය (පෙල්ටියර් සිසිලකය, පෙල්ටියර් උපාංගය), තාප විද්‍යුත් උපාංගය නිශ්චිතවම උෂ්ණත්වය පාලනය කරයි (නියත උෂ්ණත්වයක් හෝ නිශ්චිත උෂ්ණත්ව වක්‍රයක් පවත්වා ගැනීම).
• උෂ්ණත්ව සමජාතීයකරණය: පද්ධතියේ තාප ස්ථායිතාව සහතික කිරීම සඳහා උපකරණ තුළ හෝ සංරචක අතර උෂ්ණත්ව වෙනස අනුක්‍රමණය ඉවත් කිරීම.
• පාරිසරික උච්චාවචනයන්ට එරෙහිව සටන් කිරීම: අභ්‍යන්තර නිරවද්‍ය දෘශ්‍ය මාර්ගයට බාහිර පාරිසරික උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම්වල බලපෑමට වන්දි ගෙවීම. එය ඉහළ නිරවද්‍යතා වර්ණාවලීක්ෂ, තාරකා විද්‍යාත්මක දුරේක්ෂ, ෆොටෝලිතෝග්‍රැෆි යන්ත්‍ර, ඉහළ මට්ටමේ අන්වීක්ෂ, දෘශ්‍ය තන්තු සංවේදක පද්ධති ආදියෙහි බහුලව භාවිතා වේ.
4. LED වල කාර්ය සාධන ප්‍රශස්තිකරණය සහ ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීම
• ප්‍රධාන අවශ්‍යතා: අධි බලැති LED (විශේෂයෙන් ප්‍රක්ෂේපණය, ආලෝකකරණය සහ UV සුව කිරීම සඳහා) ක්‍රියාත්මක වන විට සැලකිය යුතු තාපයක් ජනනය කරයි. සන්ධි උෂ්ණත්වයේ වැඩිවීමක් හේතු වනුයේ:
• දීප්ත කාර්යක්ෂමතාව අඩු වීම: විද්‍යුත්-දෘශ්‍ය පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව අඩු වේ.
• තරංග ආයාම මාරුව: වර්ණ අනුකූලතාවයට බලපායි (RGB ප්‍රක්ෂේපණය වැනි).
• ආයු කාලය තියුණු ලෙස අඩුවීම: හන්දි උෂ්ණත්වය LED වල ආයු කාලයට බලපාන වැදගත්ම සාධකයයි (Arrhenius ආකෘතිය අනුගමනය කරමින්).
• TEC මොඩියුල, තාප විදුලි සිසිලන, තාප විදුලි මොඩියුල ක්‍රියාකාරිත්වය: අතිශයින් ඉහළ බලයක් හෝ දැඩි උෂ්ණත්ව පාලන අවශ්‍යතා (ඇතැම් ප්‍රක්ෂේපණ ආලෝක ප්‍රභවයන් සහ විද්‍යාත්මක ශ්‍රේණියේ ආලෝක ප්‍රභවයන් වැනි) සහිත LED යෙදුම් සඳහා, තාප විදුලි මොඩියුලය, තාප විදුලි සිසිලන මොඩියුලය, පෙල්ටියර් උපාංගය, පෙල්ටියර් මූලද්‍රව්‍යය සාම්ප්‍රදායික තාප සින්ක් වලට වඩා බලවත් හා නිරවද්‍ය ක්‍රියාකාරී සිසිලන හැකියාවන් සැපයිය හැකි අතර, LED හන්දියේ උෂ්ණත්වය ආරක්ෂිත සහ කාර්යක්ෂම පරාසයක් තුළ තබා ගනිමින්, ඉහළ දීප්තියේ ප්‍රතිදානය, ස්ථාවර වර්ණාවලිය සහ අතිශය දිගු ආයු කාලය පවත්වා ගනී.
Ii. ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික යෙදුම්වල TEC මොඩියුල තාප විද්‍යුත් මොඩියුල තාප විද්‍යුත් උපාංග (පෙල්ටියර් සිසිලන) වල ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි වාසි පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක පැහැදිලි කිරීම.
1. නිරවද්‍ය උෂ්ණත්ව පාලන හැකියාව: එය ±0.01°C හෝ ඊටත් වඩා ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් ස්ථාවර උෂ්ණත්ව පාලනයක් ලබා ගත හැකි අතර, වායු සිසිලනය සහ ද්‍රව සිසිලනය වැනි නිෂ්ක්‍රීය හෝ ක්‍රියාකාරී තාප විසර්ජන ක්‍රමවලට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය, දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල දැඩි උෂ්ණත්ව පාලන අවශ්‍යතා සපුරාලයි.
2. චලනය වන කොටස් සහ ශීතකාරක නොමැත: ඝන-තත්ත්ව ක්‍රියාකාරිත්වය, සම්පීඩක හෝ විදුලි පංකා කම්පන බාධා නොමැත, ශීතකාරක කාන්දු වීමේ අවදානමක් නොමැත, අතිශයින් ඉහළ විශ්වසනීයත්වයක්, නඩත්තු-රහිත, රික්තය සහ අවකාශය වැනි විශේෂ පරිසරයන් සඳහා සුදුසු වේ.
3. වේගවත් ප්‍රතිචාරය සහ ආපසු හැරවීමේ හැකියාව: වත්මන් දිශාව වෙනස් කිරීමෙන්, සිසිලනය/තාපන මාදිලිය ක්ෂණිකව මාරු කළ හැකිය, වේගවත් ප්‍රතිචාර වේගයක් (මිලි තත්පර වලින්). එය අස්ථිර තාප බර හෝ නිරවද්‍ය උෂ්ණත්ව චක්‍රීකරණය අවශ්‍ය වන යෙදුම් (උපාංග පරීක්ෂාව වැනි) සමඟ කටයුතු කිරීම සඳහා විශේෂයෙන් සුදුසු වේ.
4. කුඩාකරණය සහ නම්‍යශීලීභාවය: සංයුක්ත ව්‍යුහය (මිලිමීටර මට්ටමේ ඝණකම), ඉහළ බල ඝනත්වය, සහ විවිධ අවකාශය සීමා සහිත දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදනවල සැලසුමට අනුවර්තනය වෙමින් චිප්-මට්ටම, මොඩියුල-මට්ටම හෝ පද්ධති-මට්ටමේ ඇසුරුම්වලට නම්‍යශීලීව ඒකාබද්ධ කළ හැකිය.
5. දේශීය නිරවද්‍ය උෂ්ණත්ව පාලනය: එය සම්පූර්ණ පද්ධතියම සිසිල් නොකර නිශ්චිත උණුසුම් ස්ථාන නිශ්චිතවම සිසිල් කිරීමට හෝ රත් කිරීමට හැකි අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ඉහළ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතා අනුපාතයක් සහ වඩාත් සරල පද්ධති සැලසුමක් ලැබේ.
Iii. යෙදුම් අවස්ථා සහ සංවර්ධන ප්‍රවණතා
• දෘශ්‍ය මොඩියුල: දිගු දුර සම්ප්‍රේෂණයේදී අක්ෂි රටා ගුණාත්මකභාවය සහ බිට් දෝෂ අනුපාතය සහතික කිරීම සඳහා ක්ෂුද්‍ර TEC මොඩියුලය (ක්ෂුද්‍ර තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුලය, තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුල සිසිලන DFB/EML ලේසර් බහුලව භාවිතා වන්නේ 10G/25G/100G/400G සහ ඉහළ අනුපාත ප්ලබල් දෘශ්‍ය මොඩියුල (SFP+, QSFP-DD, OSFP) වලය.
• LiDAR: මෝටර් රථ සහ කාර්මික LiDAR වල දාර-විමෝචක හෝ VCSEL ලේසර් ආලෝක ප්‍රභවයන් සඳහා ස්පන්දන ස්ථායිතාව සහ පරාස නිරවද්‍යතාවය සහතික කිරීම සඳහා TEC මොඩියුල තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුල, තාප විද්‍යුත් සිසිලන, පෙල්ටියර් මොඩියුල අවශ්‍ය වේ, විශේෂයෙන් දිගු දුර සහ ඉහළ විභේදන අනාවරණයක් අවශ්‍ය වන අවස්ථා වලදී.
• අධෝරක්ත තාප ප්‍රතිබිම්බකය: ඉහළ මට්ටමේ සිසිලන නොකළ ක්ෂුද්‍ර-රේඩියෝමීටර නාභිගත තල අරාව (UFPA) තනි හෝ බහු TEC මොඩියුල තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුල අදියර හරහා මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වයේ දී (සාමාන්‍යයෙන් ~32°C) ස්ථාවර කර ඇති අතර එමඟින් උෂ්ණත්ව ප්ලාවිත ශබ්දය අඩු කරයි; ශීත කළ මධ්‍යම තරංග/දිගු තරංග අධෝරක්ත අනාවරක (MCT, InSb) සඳහා ගැඹුරු සිසිලනය අවශ්‍ය වේ (-196°C ස්ටර්ලිං ශීතකරණ මගින් ලබා ගනී, නමුත් කුඩා යෙදුම් වලදී, TEC මොඩියුල තාප විද්‍යුත් මොඩියුලය, පෙල්ටියර් මොඩියුලය පූර්ව සිසිලනය හෝ ද්විතියික උෂ්ණත්ව පාලනය සඳහා භාවිතා කළ හැක).
• ජීව විද්‍යාත්මක ප්‍රතිදීප්තතා හඳුනාගැනීම/රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය: CCD/CMOS කැමරාව හෝ ෆොටෝමල්ටිප්ලියර් නළය (PMT) සිසිල් කිරීම දුර්වල ප්‍රතිදීප්තතා/රාමන් සංඥා වල හඳුනාගැනීමේ සීමාව සහ රූපකරණ ගුණාත්මකභාවය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කරයි.
• ක්වොන්ටම් දෘශ්‍ය අත්හදා බැලීම්: තනි-ෆෝටෝන අනාවරක සඳහා අඩු උෂ්ණත්ව පරිසරයක් සැපයීම (අතිශයින්ම අඩු උෂ්ණත්වයන් අවශ්‍ය වන සුපිරි සන්නායක නැනෝ වයර් SNSPD වැනි, නමුත් Si/InGaAs APD සාමාන්‍යයෙන් TEC මොඩියුලය, තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුලය, තාප විද්‍යුත් මොඩියුලය, TE සිසිලකය මගින් සිසිල් කරනු ලැබේ) සහ ඇතැම් ක්වොන්ටම් ආලෝක ප්‍රභවයන්.
• සංවර්ධන ප්‍රවණතාවය: තාප විදුලි සිසිලන මොඩියුලය, තාප විදුලි උපාංගය, ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව (වැඩි කළ ZT අගය), අඩු පිරිවැය, කුඩා ප්‍රමාණය සහ ශක්තිමත් සිසිලන ධාරිතාව සහිත TEC මොඩියුලය පිළිබඳ පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය; උසස් ඇසුරුම් තාක්ෂණයන් (3D IC, සම-ඇසුරුම් කළ ප්‍රකාශ විද්‍යාව වැනි) සමඟ වඩාත් සමීපව ඒකාබද්ධ වී ඇත; බුද්ධිමත් උෂ්ණත්ව පාලන ඇල්ගොරිතම බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව ප්‍රශස්ත කරයි.
තාප විදුලි සිසිලන මොඩියුල, තාප විදුලි සිසිලන, තාප විදුලි මොඩියුල, පෙල්ටියර් මූලද්‍රව්‍ය, පෙල්ටියර් උපාංග නවීන ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදනවල මූලික තාප කළමනාකරණ සංරචක බවට පත්ව ඇත. එහි නිරවද්‍ය උෂ්ණත්ව පාලනය, ඝන-තත්ව විශ්වසනීයත්වය, වේගවත් ප්‍රතිචාරය සහ කුඩා ප්‍රමාණය සහ නම්‍යශීලී බව ලේසර් තරංග ආයාමවල ස්ථායිතාව, අනාවරක සංවේදීතාව වැඩිදියුණු කිරීම, දෘශ්‍ය පද්ධතිවල තාප ප්ලාවිතය මර්දනය කිරීම සහ අධි බලැති LED කාර්ය සාධනය පවත්වා ගැනීම වැනි ප්‍රධාන අභියෝග ඵලදායී ලෙස විසඳයි. ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික තාක්‍ෂණය ඉහළ කාර්ය සාධනය, කුඩා ප්‍රමාණය සහ පුළුල් යෙදුම කරා පරිණාමය වන විට, TEC මොඩියුලය, පෙල්ටියර් සිසිලනය, පෙල්ටියර් මොඩියුලය ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි කාර්යභාරයක් ඉටු කරනු ඇති අතර, එහි තාක්‍ෂණයම නිරන්තරයෙන් වැඩි වැඩියෙන් ඉල්ලුමක් ඇති අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා නව්‍යකරණය කරමින් සිටී.
පළ කිරීමේ කාලය: ජූනි-03-2025
