التطبيقات الواسعة للمبردات الكهروحرارية والوحدات الكهروحرارية في مجال الإلكترونيات الضوئية

الاستخدام الواسع للمبردات الكهروحرارية في مجال الإلكترونيات الضوئية

يُعدّ استخدام المبردات الكهروحرارية، والوحدات الكهروحرارية، ومبردات بلتييه (TEC) في مجال الإلكترونيات الضوئية التطبيق الأساسي لها.

إن المجال الكهروضوئي حساس للغاية لدرجة الحرارة: فالطول الموجي والطاقة وتيار العتبة والضوضاء والعمر الافتراضي وحساسية الكشف، كلها تتغير بشكل كبير مع درجة الحرارة.

أصبحت عناصر بلتييه، ومبردات بلتييه، ووحدات TEC، بفضل صغر حجمها ودقتها والتحكم ثنائي الاتجاه في درجة الحرارة وعدم وجود اهتزازات واستجابتها السريعة، الحل القياسي للتحكم في درجة الحرارة في الأنظمة الكهروضوئية.

1. أجهزة الليزر: ضمان ثبات الطول الموجي والطاقة

ليزرات الاتصالات (DFB/EML/FP)

سيؤدي انحراف درجة الحرارة بشكل مباشر إلى انحراف الطول الموجي، مما يؤثر على جودة نقل الاتصالات عبر الألياف الضوئية.

تعمل وحدات التبريد الكهروحرارية، ووحدات بلتيير، ووحدات التبريد الكهروحرارية على تثبيت شريحة الليزر عند ±0.01 إلى ±0.1 درجة مئوية، مما يضمن عدم انحراف الطول الموجي واستقرار الطاقة.

وهو المكون الأساسي للتحكم في درجة الحرارة في الوحدات البصرية عالية السرعة 400G/800G.

الليزر الصلب / ليزر الألياف

يتطلب كل من وسط التضخيم ومصدر الضخ والمرنان درجة حرارة ثابتة.

وحدة TEC، جهاز بلتييه، عنصر بلتييه، مبرد كهروحراري، يقمع تأثير العدسة الحرارية، مما يضمن جودة شعاع الضوء، وقوة الإخراج، واستقرار النبض.

VCSEL (ليزر انبعاث السطح ذو التجويف الرأسي)

تُستخدم تقنيات الاستشعار ثلاثي الأبعاد، والليدار، والاتصالات البصرية في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية على نطاق واسع.

تضمن وحدة التبريد الكهروحرارية (TEC)، ووحدة التبريد الكهروحرارية، وعنصر بلتييه، استقرار تيار العتبة والطول الموجي وزاوية التباعد في بيئات درجات الحرارة العالية والمنخفضة.

ثانيًا: الكشف بالأشعة تحت الحمراء والكشف الكهروضوئي: تحسين الحساسية ونسبة الإشارة إلى الضوضاء

أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء (InGaAs، MCT، الآبار الكمومية)

الضوضاء الحرارية هي عدو الكشف الكهروضوئي.

يمكن لوحدة التبريد الكهروحرارية (TEC) تبريد الكاشف إلى -40 درجة مئوية أو أقل، مما يقلل بشكل كبير من التيار المظلم ويعزز نطاق الكشف والحساسية.

يستخدم على نطاق واسع في: التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء لأغراض الأمن، والرؤية الليلية، والاستشعار عن بعد للأرصاد الجوية، والمراقبة الفلكية.

كاشف ضوئي انهياري (APD / كاشف PIN)

المكونات الأساسية لأجهزة استقبال الاتصالات الضوئية وأجهزة استقبال رادار الليزر.

وحدة التبريد الكهروحرارية (TEC)، عنصر بلتييه، مبرد بلتييه، تعمل وحدة TEC على تثبيت الكسب وتقليل الضوضاء، مما يضمن الكشف الموثوق عن إشارات الضوء الضعيفة.

ثالثًا: الاتصالات الضوئية ومراكز البيانات: "قلب" وحدات الألياف الضوئية عالية السرعة

يجب أن تستخدم جميع الوحدات البصرية متوسطة وطويلة المدى وعالية السرعة تقريبًا عنصرًا كهروحراريًا (TEC) أو عنصر بلتييه:

وحدات بصرية أساسية لشبكات الجيل الخامس/السادس

وحدات بصرية لمراكز البيانات بسرعة 100/400/800 جيجابت

وحدات الاتصالات البصرية المتماسكة

وظيفة:

تثبيت درجة حرارة تشغيل الليزر

كبح انحراف الطول الموجي

ضمان التشغيل الموثوق به في نطاق واسع من درجات الحرارة (-40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية)

يمكن القول: بدون وحدة TEC (الوحدة الكهروحرارية)، لن يكون هناك اتصال بصري حديث عالي السرعة.

رابعاً: تقنية الليدار (LiDAR): عيون القيادة الذاتية والروبوتات

تتطلب تقنية الليدار المستخدمة في المركبات/الصناعات درجة حرارة بيئية عالية للغاية:

حرارة شديدة في الصيف، وبرد شديد في الشتاء

يتطلب كل من باعث الليزر والكاشف في الطرف المستقبل تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة

تقنية التبريد الحراري الكهربائي (TEC)، جهاز بلتييه، مبرد بلتييه، تطبيق وحدة بلتييه:

وحدة التبريد الكهروحرارية (TEC) عند الباعث: استقرار الطاقة/الطول الموجي

وحدة التحكم الإلكترونية الحرارية (TEC) في جهاز الاستقبال: تقلل الضوضاء، وتحسن دقة قياس المدى

يتكيف مع بيئات درجات الحرارة والاهتزازات الواسعة المستخدمة في صناعة السيارات

خامساً: الأدوات البصرية وأنظمة الكهروضوئية الدقيقة

أجهزة قياس الطيف، وأجهزة أحادية اللون، وأجهزة الاستشعار

تتطلب المحززات وأجهزة الكشف والمسارات البصرية درجة حرارة ثابتة لتجنب الانحراف الحراري.

أجهزة قياس التداخل، قياسات بصرية دقيقة

يجب أن تزيل القياسات على مستوى النانومتر التشوه وتغيرات معامل الانكسار الناتجة عن درجة الحرارة.

أجهزة العرض، ووحدات الواقع المعزز/الواقع الافتراضي البصرية

يضمن تبديد الحرارة والتحكم في درجة الحرارة السطوع واللون والعمر الافتراضي، ويمنع ارتفاع درجة الحرارة من إتلاف المكونات البصرية.

سادساً: البصريات الفضائية والمحمولة بالأقمار الصناعية: التحكم الموثوق في درجة الحرارة في البيئات القاسية

الحمولات البصرية على الأقمار الصناعية ومحطات الفضاء:

كاميرات مثبتة على متن المركبة، استشعار بصري عن بعد، اتصال ليزري بين الأقمار الصناعية

الفراغ، تقلبات درجات الحرارة الشديدة

لا يُسمح باستخدام الضواغط، ولا يُسمح بوجود اهتزازات.

وحدة TEC، أو الوحدة الكهروحرارية، أو وحدة بلتييه، هي الحل الوحيد المناسب للتحكم في درجة الحرارة:

مصنوعة بالكامل من مواد صلبة، لا تتآكل، عمر افتراضي طويل، مقاومة للإشعاع، مقاومة للاهتزاز.

تكمن القيمة الأساسية للمبردات الكهروحرارية، ووحدات بلتييه، والوحدات الكهروحرارية (TECs) في مجال الإلكترونيات الضوئية في تحقيق تحكم دقيق وسريع الاستجابة وثنائي الاتجاه وخالٍ من الاهتزازات في درجة حرارة ثابتة ضمن حجم صغير جدًا. وهذا يحل جذريًا مشكلات رئيسية مثل انحراف طول موجة الليزر، والضوضاء العالية في الكاشف، وانحراف درجة حرارة الأنظمة البصرية، وعدم الاستقرار في بيئات ذات نطاق واسع من درجات الحرارة.

لقد أصبح مكونًا أساسيًا لا غنى عنه في المجالات المتطورة مثل الاتصالات البصرية، والليزر، والكشف بالأشعة تحت الحمراء، ورادار الليزر، والبصريات الدقيقة، والإلكترونيات الضوئية الفضائية.