Die breite Anwendung von thermoelektrischen Kühlern im Bereich der Optoelektronik
Die Hauptanwendung von thermoelektrischen Kühlern, thermoelektrischen Modulen und Peltier-Kühlern (TEC) im Bereich der Optoelektronik
Der optoelektronische Bereich reagiert extrem empfindlich auf Temperaturänderungen: Wellenlänge, Leistung, Schwellenstrom, Rauschen, Lebensdauer, Nachweisempfindlichkeit – all dies ändert sich dramatisch mit der Temperatur.
Die Peltier-Elemente, Peltier-Kühler, TEC-Module haben sich aufgrund ihrer Miniaturisierung, Präzision, bidirektionalen Temperaturregelung, Vibrationsfreiheit und schnellen Reaktionszeit zur Standardlösung für die Temperaturregelung in optoelektronischen Systemen entwickelt.
1. Lasergeräte: Sicherstellung einer stabilen Wellenlänge und Leistung
Kommunikationslaser (DFB/EML/FP)
Temperaturdrift führt direkt zu Wellenlängenabweichungen und beeinträchtigt somit die Übertragungsqualität der optischen Faserkommunikation.
Die thermoelektrischen Kühlmodule (Peltier-Module, TEC-Kühlmodule) stabilisieren den Laserchip bei ±0,01 bis ±0,1℃ und gewährleisten so, dass die Wellenlänge nicht driftet und die Leistung stabil ist.
Es handelt sich um die zentrale Komponente zur Temperaturregelung von optischen Hochgeschwindigkeitsmodulen mit 400G/800G.
Festkörperlaser / Faserlaser
Das Verstärkungsmedium, die Pumpquelle und der Resonator benötigen alle eine konstante Temperatur.
Das TEC-Modul (Peltier-Element, thermoelektrischer Kühler) unterdrückt den thermischen Linseneffekt und gewährleistet so die Qualität des Lichtstrahls, die Ausgangsleistung und die Pulsstabilität.
VCSEL (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser)
3D-Sensorik, Lidar und optische Kommunikationssysteme für Unterhaltungselektronik finden breite Anwendung.
Das TEC (thermoelektrisches Modul, thermoelektrisches Kühlmodul, Peltier-Element) gewährleistet die Stabilität von Schwellenstrom, Wellenlänge und Divergenzwinkel in Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen.
II. Infrarot- und fotoelektrische Detektion: Verbesserung der Empfindlichkeit und des Signal-Rausch-Verhältnisses
Infrarotdetektoren (InGaAs, MCT, Quantentöpfe)
Thermisches Rauschen ist der Feind der fotoelektrischen Detektion.
Das thermoelektrische Kühlmodul (TEC) kann den Detektor auf -40℃ oder darunter kühlen, wodurch der Dunkelstrom deutlich reduziert und die Detektionsreichweite und Empfindlichkeit erhöht werden.
Es findet breite Anwendung in folgenden Bereichen: Sicherheit, Infrarot-Wärmebildgebung, Nachtsicht, meteorologische Fernerkundung und astronomische Beobachtung.
APD (Avalanche-Photodiode / PIN-Detektor)
Kernkomponenten von optischen Kommunikationsempfängern und Laser-Radar-Empfängern.
TEC (thermoelektrisches Kühlmodul), Peltier-Element, Peltier-Kühler: Das TEC-Modul stabilisiert die Verstärkung und reduziert das Rauschen, wodurch eine zuverlässige Erfassung schwacher Lichtsignale gewährleistet wird.
III. Optische Kommunikation und Rechenzentren: Das „Herz“ optischer Hochgeschwindigkeitsmodule
Nahezu alle optischen Module für mittlere und lange Distanzen und hohe Geschwindigkeiten müssen TEC (thermoelektrische Module, Peltier-Elemente) verwenden:
5G/6G-Backbone-Optikmodule
Optische Module für Rechenzentren mit 100G/400G/800G
Kohärente optische Kommunikationsmodule
Funktion:
Die Arbeitstemperatur des Lasers stabilisieren.
Wellenlängendrift unterdrücken
Gewährleisten Sie einen zuverlässigen Betrieb in einem breiten Temperaturbereich (-40℃ bis 85℃).
Man kann sagen: Ohne TEC-Module (thermoelektrische Module) gäbe es keine moderne optische Hochgeschwindigkeitskommunikation.
IV. Lidar (LiDAR): Die Augen des autonomen Fahrens und der Roboter
Fahrzeug-/Industrie-Lidar stellt extrem hohe Anforderungen an die Umgebungstemperatur:
extreme Hitze im Sommer, extreme Kälte im Winter
Sowohl der Laseremitter als auch der Detektor am Empfangsende erfordern eine präzise Temperaturregelung.
TEC, Peltier-Element, Peltier-Kühler, Peltier-Modul-Implementierung:
TEC-Modul (thermoelektrisches Modul), thermoelektrisches Kühlmodul am Emitter: Leistungs-/Wellenlängenstabilität
TEC am Empfänger: Rauschen reduzieren, Genauigkeit der Entfernungsmessung verbessern
Anpassung an die vielfältigen Temperatur- und Vibrationsumgebungen im Automobilbereich
V. Optische Instrumente und Präzisions-Fotoelektrische Systeme
Spektrometer, Monochromatoren, Sensoren
Gitter, Detektoren und optische Pfade benötigen eine konstante Temperatur, um thermische Drift zu vermeiden.
Interferometer, präzise optische Messung
Bei Messungen im Nanometerbereich müssen durch Temperatur bedingte Verformungen und Brechungsindexänderungen eliminiert werden.
Projektoren, optische AR/VR-Module
Wärmeableitung und Temperaturregelung gewährleisten Helligkeit, Farbwiedergabe und Lebensdauer und verhindern eine Überhitzung, die optische Komponenten beschädigen könnte.
VI. Weltraum- und satellitengestützte Optik: Zuverlässige Temperaturregelung in extremen Umgebungen
Optische Nutzlasten auf Satelliten und Raumstationen:
Bordkameras, optische Fernerkundung, Laserkommunikation zwischen Satelliten
Vakuum, extreme Temperaturschwankungen
Kompressoren dürfen nicht eingesetzt werden, Vibrationen sind nicht erlaubt.
TEC (thermoelektrisches Modul, Peltier-Modul) ist die einzig geeignete Lösung zur Temperaturregelung:
Vollständig in Halbleitertechnik, verschleißfrei, lange Lebensdauer, strahlungsbeständig, vibrationsbeständig.
Der Kernnutzen von thermoelektrischen Kühlern, Peltier-Elementen und thermoelektrischen Modulen (TECs) in der Optoelektronik liegt in der hochpräzisen, schnell reagierenden, bidirektionalen und vibrationsfreien Konstanttemperaturregelung auf kleinstem Raum. Dadurch werden grundlegende Probleme wie die Drift der Laserwellenlänge, hohes Detektorrauschen, Temperaturdrift optischer Systeme und Instabilität in Umgebungen mit einem breiten Temperaturbereich gelöst.
Es hat sich zu einer unverzichtbaren Basiskomponente in High-End-Bereichen wie optischer Kommunikation, Lasern, Infrarotdetektion, Laserradar, Präzisionsoptik und optoelektronischer Luft- und Raumfahrttechnik entwickelt.
Veröffentlichungsdatum: 24. Februar 2026
