[发明专利]一种应用于量子通信设备的二极管管夹及温控装置

说明书

本发明应用于量子保密通信领域的接收方探测器制冷模块内部温控装置及结构，包括二极管管夹，二极管管夹包括导热材料制成的本体，所述本体上设有用于容置雪崩二极管的弧形槽，所述本体上与弧形槽相背的一侧设有凹凸面，该凹凸面用于与半导体制冷器表面的陶瓷基片胶合。导热胶填充在凹凸面的凹陷区域内，增大了下管夹与TEC之间的导热胶厚，使其能够达到最大粘接力；凹凸面还增加了下管夹与TEC粘胶接触面积，进一步提高了粘接力，有效解决了下管夹与TEC因粘接力不足而导致的脱粘现象。

技术领域

本发明应用于量子保密通信领域的接收方探测器制冷模块内部温控装置及结构。

背景技术

量子保密通信是量子通信技术在密码通信方面的重要应用，它通过传输单光子或者纠缠光子对,实现量子状态的传递从而完成保密通信。基于单光子实现的量子通信技术，通常被称为量子密钥分发(QKD)技术。该技术基于量子力学的“海森堡测不准原理”和“量子不可复制原理”，保证QKD过程所产生的密钥具有理论上的无条件安全性。雪崩二极管(APD)是量子通信设备中的常用部件之一，一般光电二极管的反偏压在几十伏以下，而APD的反偏压一般在几百伏量级，接近于反向击穿电压。当APD在高偏压下工作，势垒区中的电场很强，电子和空穴在势垒区中作漂移运动时得到很大的动能。它们与势垒区中的晶格原子碰撞产生电离，激发产生的二次电子与空穴在电场下得到加速又碰撞产生新的电子－空穴对，如此继续，形成雪崩倍增效应。雪崩二极管在工作过程中需要进行降温，而半导体制冷器(TEC)是较为常见的电子冷却元件。雪崩二极管一般通过管夹与TEC粘接或焊接，以实现雪崩二极管与TEC之间的传导降温。

现有的下管夹与TEC粘接工艺粘胶厚度不足、接触面积小导致下管夹与TEC存在脱落现象。导热胶最佳粘接厚度为0.1-0.3mm，现有结构粘胶厚度为0.04mm；另导热胶粘接力与接触面积成正比，但增加下管夹宽度会增加导热负载从而导致APD管达不到工作温度。

采用焊接工艺连接时，下管夹镀银后表面粗糙度较小，导热胶的附着力不够导致下管夹易脱落。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高管夹与半导体制冷器粘接强度的二极管管夹及温控装置。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种应用于量子通信设备的二极管管夹，包括导热材料制成的本体，所述本体上设有用于容置雪崩二极管的弧形槽，所述本体上与弧形槽相背的一侧设有凹凸面，该凹凸面用于与半导体制冷器表面的陶瓷基片胶合。

优选的，所述凹凸面为波纹面，或由平面上阵列设置的多个凹坑或凸钉组成。

优选的，所述凹凸面的凹部与凸部之间的落差为0.1～0.3mm。

优选的，所述管夹上凹凸面所在的一侧设有一卡槽，所述卡槽的宽度与半导体制冷器表面的陶瓷基片宽度相当，使陶瓷基片的部分结构能够嵌于卡槽内，所述凹凸面设置在卡槽的底面上。

优选的，所述卡槽的深度为0.4～0.6mm。

进一步的，所述波纹面上沿波长方向每间隔一段距离设有一个大波峰，所述大波峰的高度大于波纹面上其余波峰的高度。

进一步的，所述波纹面的波长方向与卡槽的宽度方向平行，所述波纹面和卡槽采用线切割工艺一次加工成型。

优选的，所述本体上弧形槽所在的一侧开设有用于连接上半部管夹的螺纹孔，所述螺纹孔为至少两个分置于弧形槽的两侧。

优选的，所述本体的侧壁上设有用于安装温度传感器的安装孔，所述安装孔的孔口设有与本体固接的延长管。

一种温控装置，包括所述的二极管管夹，以及半导体制热制冷器，所述二极管管夹的凹凸面通过导热胶与半导体制热制冷器的冷面陶瓷基片粘接固定，导热胶的厚度为0.1～0.3mm。