[發明專利]一種應用于量子通信設備的二極管管夾及溫控裝置

在審

• 申請號: 201711178829.0
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN109830467A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 郭俊;胡浩;徐炎;祝海濤
• 申請（專利權）人: 科大國盾量子技術股份有限公司
• 主分類號: H01L23/38
• 分類號: H01L23/38;H01L23/40;H01L31/107
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 吳向青

本發明應用于量子保密通信領域的接收方探測器制冷模塊內部溫控裝置及結構，包括二極管管夾，二極管管夾包括導熱材料制成的本體，所述本體上設有用于容置雪崩二極管的弧形槽，所述本體上與弧形槽相背的一側設有凹凸面，該凹凸面用于與半導體制冷器表面的陶瓷基片膠合。導熱膠填充在凹凸面的凹陷區域內，增大了下管夾與TEC之間的導熱膠厚，使其能夠達到最大粘接力；凹凸面還增加了下管夾與TEC粘膠接觸面積，進一步提高了粘接力，有效解決了下管夾與TEC因粘接力不足而導致的脫粘現象。

技術領域

本發明應用于量子保密通信領域的接收方探測器制冷模塊內部溫控裝置及結構。

背景技術

量子保密通信是量子通信技術在密碼通信方面的重要應用，它通過傳輸單光子或者糾纏光子對,實現量子狀態的傳遞從而完成保密通信。基于單光子實現的量子通信技術，通常被稱為量子密鑰分發(QKD)技術。該技術基于量子力學的“海森堡測不準原理”和“量子不可復制原理”，保證QKD過程所產生的密鑰具有理論上的無條件安全性。雪崩二極管(APD)是量子通信設備中的常用部件之一，一般光電二極管的反偏壓在幾十伏以下，而APD的反偏壓一般在幾百伏量級，接近于反向擊穿電壓。當APD在高偏壓下工作，勢壘區中的電場很強，電子和空穴在勢壘區中作漂移運動時得到很大的動能。它們與勢壘區中的晶格原子碰撞產生電離，激發產生的二次電子與空穴在電場下得到加速又碰撞產生新的電子－空穴對，如此繼續，形成雪崩倍增效應。雪崩二極管在工作過程中需要進行降溫，而半導體制冷器(TEC)是較為常見的電子冷卻元件。雪崩二極管一般通過管夾與TEC粘接或焊接，以實現雪崩二極管與TEC之間的傳導降溫。

現有的下管夾與TEC粘接工藝粘膠厚度不足、接觸面積小導致下管夾與TEC存在脫落現象。導熱膠最佳粘接厚度為0.1-0.3mm，現有結構粘膠厚度為0.04mm；另導熱膠粘接力與接觸面積成正比，但增加下管夾寬度會增加導熱負載從而導致APD管達不到工作溫度。

采用焊接工藝連接時，下管夾鍍銀后表面粗糙度較小，導熱膠的附著力不夠導致下管夾易脫落。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠提高管夾與半導體制冷器粘接強度的二極管管夾及溫控裝置。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：一種應用于量子通信設備的二極管管夾，包括導熱材料制成的本體，所述本體上設有用于容置雪崩二極管的弧形槽，所述本體上與弧形槽相背的一側設有凹凸面，該凹凸面用于與半導體制冷器表面的陶瓷基片膠合。

優選的，所述凹凸面為波紋面，或由平面上陣列設置的多個凹坑或凸釘組成。

優選的，所述凹凸面的凹部與凸部之間的落差為0.1～0.3mm。

優選的，所述管夾上凹凸面所在的一側設有一卡槽，所述卡槽的寬度與半導體制冷器表面的陶瓷基片寬度相當，使陶瓷基片的部分結構能夠嵌于卡槽內，所述凹凸面設置在卡槽的底面上。

優選的，所述卡槽的深度為0.4～0.6mm。

進一步的，所述波紋面上沿波長方向每間隔一段距離設有一個大波峰，所述大波峰的高度大于波紋面上其余波峰的高度。

進一步的，所述波紋面的波長方向與卡槽的寬度方向平行，所述波紋面和卡槽采用線切割工藝一次加工成型。

優選的，所述本體上弧形槽所在的一側開設有用于連接上半部管夾的螺紋孔，所述螺紋孔為至少兩個分置于弧形槽的兩側。

優選的，所述本體的側壁上設有用于安裝溫度傳感器的安裝孔，所述安裝孔的孔口設有與本體固接的延長管。

一種溫控裝置，包括所述的二極管管夾，以及半導體制熱制冷器，所述二極管管夾的凹凸面通過導熱膠與半導體制熱制冷器的冷面陶瓷基片粘接固定，導熱膠的厚度為0.1～0.3mm。