全文摘要
本申请提供一种光电二极管的固定装置及制冷装置，其中光电二极管的固定装置的夹持结构一端设置有制冷端面，制冷端面包括制冷部以及测温部，制冷部的一侧紧贴于制冷器的表面上，用于对光电二极管的引脚端端部进行制冷，增加了光电二极管的制冷面积，能更快的降低光电二极管内芯片的温度。另外测温部位于制冷部远离制冷器的一侧，测温部中设置有测温孔，用于装设测温设备，测温部的位置比制冷部的位置更加远离制冷器，因此测温部降温程度比制冷部低，测温设备测量的温度更接近于光电二极管内芯片的实际工作温度。因而本申请的光电二极管的固定装置及制冷装置所测量的温度更接近或者等于光电二极管内芯片的实际工作温度，保障了系统能够正常工作。
主设计要求
1.一种光电二极管的固定装置，包括夹持结构（2），其特征在于：在该夹持结构（2）一端设置有制冷端面（24），所述制冷端面（24）包括制冷部（241）以及测温部（242）；所述制冷部（241）的一侧紧贴于制冷器（1）的表面上，用于对光电二极管（3）的引脚端端部进行制冷；所述测温部（242）位于所述制冷部（241）远离制冷器（1）的一侧，所述测温部（242）中设置有测温传感器。
设计方案
1.一种光电二极管的固定装置，包括夹持结构（2），其特征在于：在该夹持结构（2）一端设置有制冷端面（24），所述制冷端面（24）包括制冷部（241）以及测温部（242）；
所述制冷部（241）的一侧紧贴于制冷器（1）的表面上，用于对光电二极管（3）的引脚端端部进行制冷；
所述测温部（242）位于所述制冷部（241）远离制冷器（1）的一侧，所述测温部（242）中设置有测温传感器。
2.根据权利要求1所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述测温部（242）中的测温传感器高于光电二极管的管壳（31）。
3.根据权利要求2所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述测温部（242）中的测温传感器比光电二极管的管壳（31）高1-5mm。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述测温部（242）上设置有测温孔（2421），且该测温孔（2421）水平方向设置。
5.根据权利要求1所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述制冷端面（24）与所述夹持结构（2）的下管座（21）一体成型。
6.根据权利要求5所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述下管座（21）远离所述制冷端面（24）的一侧还设置有固定部（25）；
所述固定部（25）的边沿设置有凸起，所述凸起卡在制冷器（1）的边沿上。
7.根据权利要求6所述的光电二极管的固定装置，其特在于：所述固定部（25）的宽度使得所述下管座（21）位于所述制冷器（1）中心处。
8.根据权利要求6或7所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述固定部（25）与所述下管座（21）一体成型。
9.根据权利要求1所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述夹持结构（2）还包括扣紧弹片（23），所述扣紧弹片（23）用于将上管座（22）以及下管座（21）紧扣在所述制冷器（1）。
10.根据权利要求9所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述扣紧弹片（23）包括弹片本体（231）以及螺栓（232）；
所述弹片本体（231）的顶部开设有贯通的螺孔（2311），所述弹片本体（231）的两侧的末端向内侧弯折成卡扣（2312），所述螺孔（2311）用于拧入螺栓（232），所述卡扣（2312）用于卡在制冷器（1）上。
11.根据权利要求10所述的光电二极管的固定装置，其特征在于：所述弹片本体（231）由金属片制成。
12.一种制冷装置，其特征在于：包括上述任意一项所述的光电二极管的固定装置。
设计说明书
技术领域
本申请涉及量子通信技术领域，具体涉及一种光电二极管的固定装置及制冷装置。
背景技术
量子通信设备中的单光子探测器通常为光电二极管，而光电二极管需要制冷到-40至-50摄氏度才能正常工作。在这种低温环境下，器件及连接方式都需要经过严格的设计。为了达到将近-50摄氏度的制冷效果，现有技术中一般将光电二极管通过固定装置固定在半导体制冷器上进行制冷，使光电二极管的温度达到工作所需的温度要求。
其中，传统的固定装置一般包括夹持结构2，该夹持结构2包括下管座21、上管座22以及扣紧弹片23，所述下管座21的下表面贴在制冷器1上，光电二极管3放置在下管座21的凹槽中，然后将上管座22紧扣在光电二极管3上，扣紧弹片23用于将下管座21、上管座22以及光电二极管3压紧在制冷器1上，所述下管座21或者上管座22中还安设有测温设备，制冷器1根据测温设备测量的温度进行制冷。
然而光电二极管3一般采用TO封装的形式，制冷时，下管座21的温度先下降，然后光电二极管3的管壁才开始降温，最后光电二极管3中实际工作的芯片的温度才可以降温。也就是说光电二极管3中实际工作的芯片温度与光电二极管3的管壳温度存在差异，而现有的测温设备一般放置在靠近光电二极管3的管壳处的下管座21或者上管座22中，导致测温设备测量的温度为光电二极管3的管壳温度。而芯片的实际温度可能与管壳相差好几度。
其中光电二极管3又分为PIN管以及APD管，而普通的PIN管对温度变化敏感度较低，但是应用于量子通信领域的单光子APD管对温度非常敏感。单光子APD管的探测效率直接决定码率，而几度的温度变化可能会使探测效率成倍的变化，因此当管壳表面的温度为-50度时，芯片的实际温度可能只有-45度，导致其探测的效率降低，成码错误率剧增，导致系统无法正常工作。因此，需要对固定装置2的机构重新进行设计，使测温设备监测的温度更贴近光电二极管3中芯片工作时的实际温度。
发明内容
本申请提供一种光电二极管的固定装置及制冷装置，以解决现有的方案中的固定装置监测的温度与光电二极管中芯片工作时的实际温度相差较大的问题。
本申请的第一方面提供一种光电二极管的固定装置，包括夹持结构，其特征在于：在该夹持结构一端设置有制冷端面，所述制冷端面包括制冷部以及测温部；
所述制冷部的一侧紧贴于制冷器的表面上，用于对光电二极管的引脚端端部进行制冷；
所述测温部位于所述制冷部远离制冷器的一侧，所述测温部中设置有测温传感器。
优选地，所述测温部中的测温传感器高于光电二极管的管壳。
优选地，所述测温部中的测温传感器比光电二极管的管壳高1-5mm。
优选地，所述测温部上设置有测温孔，且该测温孔水平方向设置。
优选地，所述制冷端面与所述夹持结构的下管座一体成型。
优选地，所述下管座远离所述制冷端面的一侧还设置有固定部；
所述固定部的边沿设置有凸起，所述凸起卡在制冷器的边沿上。
优选地，所述固定部的宽度使得所述下管座位于所述制冷器中心处。
优选地，所述固定部与所述下管座一体成型。
优选地，所述夹持结构还包括扣紧弹片，所述扣紧弹片用于将上管座以及下管座紧扣在所述制冷器。
优选地，所述扣紧弹片包括弹片本体以及螺栓；
所述弹片本体的顶部开设有贯通的螺孔，所述弹片本体的两侧的末端向内侧弯折成卡扣，所述螺孔用于拧入螺栓，所述卡扣用于卡在制冷器上。
优选地，所述弹片本体由金属片制成。
本申请的第二方面提供一种制冷装置，包括上述任意一项所述的光电二极管的固定装置。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：
本申请的夹持结构一端设置有制冷端面，制冷端面包括制冷部以及测温部，制冷部的一侧紧贴于制冷器的表面上，用于对光电二极管的引脚端端部进行制冷，增加了光电二极管的制冷面积，能够更快的降低光电二极管内芯片的温度。另外测温部位于所述制冷部远离制冷器的一侧，所述测温部位于所述制冷部远离制冷器的一侧，所述测温部中设置有测温传感器，测温部的位置比所述制冷部的位置更加远离制冷器，因此测温部降温程度比制冷部低，测温设备测量的温度更接近于光电二极管内芯片的实际工作温度。因而本申请的光电二极管的固定装置及制冷装置能够使得测温设备测量的温度更接近或者等于光电二极管内芯片的实际工作温度，保障了系统能够正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中固定装置与制冷器装配后的正视示意图；
图2为本发明的固定装置与制冷器装配后的立视示意图；
图3为本发明的固定装置与制冷器装配后的正视示意图；
图4为本发明的下管座、制冷端面以及固定部装配后的立视示意图；
图5为本发明的制冷端面与光电二极管装配后的立视示意图；
图6为本发明的扣紧弹片的立视示意图。
其中，1-制冷器，2-夹持结构，21-下管座，22-上管座，23-扣紧弹片，231-弹片本体，2311-螺孔，2312-卡扣，232-螺栓，24-制冷端面，241-制冷部，2411-通孔，242-测温部，2421-测温孔，25-固定部，3-光电二极管，31-管壳。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
请参阅图2至图4所示的示意图，本申请提供一种光电二极管的固定装置，包括夹持结构2，其特征在于：在该夹持结构2一端设置有制冷端面24，所述制冷端面24包括制冷部241以及测温部242；所述制冷部241的一侧紧贴于制冷器1的表面上，用于对光电二极管3的引脚端端部进行制冷；所述测温部242位于所述制冷部241远离制冷器1的一侧，所述测温部242中设置有测温传感器。
所述制冷部241上设置有绝缘层，绝缘层是为了避免光电二极管3的管脚短路，当然绝缘层也可以只设置在通孔2411中，亦可以设置在光电二极管3的管脚上。所述绝缘层为金属氧化层、高分子绝缘涂层或无机非金属绝缘层。金属氧化层膜层可以采用金属阳极氧化方法制的，工件经过阳极处理后，会在其表面形成一层均匀致密的氧化膜，具有一定的厚度，能够具有一定的绝缘性，本申请优先选择铝、铜等易加工，其金属氧化层绝缘性高的材料，例如，采用铝制材料加阳极氧化处理。高分子绝缘涂层可以采用橡胶包覆、树脂漆喷涂等。无机非金属绝缘层可以采用覆盖无极硅酸盐层、氮化硅层、石英层等。
使用时，将光电二极管3的管脚从制冷部241预设的通孔2411中穿插而过，使得，从而使得光电二极管3的管脚一侧即的引脚端端部能够与制冷部241接触，从而制冷部241用于对光电二极管3的引脚端端部进行制冷，增加了光电二极管3的制冷面积，能够更快的降低光电二极管3内芯片的温度。另外测温部242位于所述制冷部241远离制冷器1的一侧，所述测温部242中设置有测温孔2421，用于装设测温设备，测温部242的位置比所述制冷部241的位置更加远离制冷器1，因此测温部242降温程度比制冷部241低，测温设备测量的温度更接近于光电二极管3内芯片的实际工作温度。因而本申请的光电二极管的固定装置能够使得测温设备测量的温度更接近或者等于光电二极管3内芯片的实际工作温度，保障了系统能够正常工作。
所述测温部242中的测温传感器高于光电二极管的管壳31，如图5所示的示意图。由于制冷部241位于管壳31的底端，因此管壳31的底部温度比管壳31的上部温度低，因此将测温部242的高度设置的比管壳31高能够使得测温传感器测量的温度接近于管壳31内芯片实际工作温度。
所述测温部242中的测温传感器比管壳31略高，具体而言，所述测温部242中的测温传感器比光电二极管的管壳31高1-5mm比较合适。当测温部242的底部低于管壳31的高度时，所述测温部242中温度传感器测量的温度比光电二极管3内芯片的实际温度低；当测温部242的底部高于管壳31的高度很多时，所述测温部242中温度传感器测量的温度比光电二极管3内芯片的实际温度高。因此，所述测温部242中的测温传感器略高于管壳31时，能够实现温度传感器测量的温度与光电二极管3内芯片的实际温度基本相同。
所述测温部242上设置有测温孔2421，且该测温孔2421水平方向设置。测温孔2421用于装设测温设备，测温设备选择低温型的温度传感器，例如气体型温度传感器、蒸气压型温度传感器、电阻型温度传感器、温差电偶型温度传感器等。由于测温部242靠近制冷部241的一侧温度会比远离制冷部241的一侧温度高，竖直设置的话会使得测温设备两端的温度有所差别，因此测温孔2421水平方向设置，即测温设备与制冷器1的制冷面平行，保证了测温设备两端的温度一致性，测量的温度值更加精确。
所述制冷端面24与所述夹持结构2的下管座21一体成型。一体化设置省略了连接结构，使得设备安装方便快捷，也更加紧凑，使得制冷器1更高效的对制冷部241以及测温部242进行制冷。本申请的所述制冷端面24与下管座21可以由加工中心将一体铣出，也可以采用铸造、锻造等方式一体化成型。
所述下管座21远离所述制冷端面24的一侧还设置有固定部25；所述固定部25的边沿设置有凸起，所述凸起卡在制冷器1的边沿上，用于限制所述夹持结构2在制冷器1上移动。
所述固定部25设置在相对制冷端面24一侧的下管座21上，所述固定部25除了与固定部25连接的一侧外，其余三个侧边均可设置有凸起，所述凸起与固定部25一体成型，固定部25的底面与下管座21的底面齐平。一方面相当于增加了下管座21与制冷器1的接触面积，能够使得下管座21的温度更快速的降低，从而使得光电二极管3的底部管壳温度降低的更快，使光电二极管3内的芯片温度可更快的达到要求。另一方面，凸起卡在制冷器1的边沿上，用于限制所述夹持结构2在制冷器1上移动，在设备在使用中可以使得所述夹持结构2更加牢靠的紧贴在制冷器1上，避免设备运行的振动等使夹持结构2移动。
一般而言，为了达到良好的制冷效果，选择的制冷器1的冷面规格会大于所述下管座21的底面规格，而制冷器1一般而言中心处的制冷效果比较好，因此固定部25的宽度使得所述下管座21位于所述制冷器1中心处，能够保证制冷器1对下管座21的制冷效果较好。
所述固定部25与所述下管座21一体成型。一体化设置省略了连接结构，使得设备安装方便快捷，也更加紧凑。所述制冷端面24、固定部25以及所述下管座21均可以由加工中心将一体铣出，也可以采用铸造、锻造等方式一体化成型。
所述夹持结构2还包括扣紧弹片23，所述扣紧弹片23用于将上管座22以及下管座21紧扣在所述制冷器1。所述扣紧弹片23的两侧设置有卡紧装置，卡在制冷器1上，所述扣紧弹片23高度能够在装设后其顶部紧压着上管座22，使得扣紧弹片23给上管座22、光电二极管3以及下管座21施加下压力，将上管座22、光电二极管3以及下管座21紧扣在所述制冷器1。
所述扣紧弹片23包括弹片本体231以及螺栓232；所述弹片本体231的结构请参阅图6所示的示意图，上述弹片本体231的顶部开设有贯通的螺孔2311，所述弹片本体231的两侧的末端向内侧弯折成卡扣2312，所述螺孔2311用于拧入螺栓232，所述卡扣2312用于卡在制冷器1上。所述扣紧弹片23高度可以在装设后其顶部紧压着上管座22，所述扣紧弹片23高度也可以在装设后其顶部高于上管座22，将螺栓232拧入螺孔2311中，并使螺栓232的底部紧压着上管座22。因此对弹片本体231的加工精度要求低，可通过与螺栓232配合使用，能够通过螺栓232的拧入程度控制对上管座22、光电二极管3以及下管座21的紧固力，此外螺孔2311位于弹片本体231的顶部，方便螺栓232安装。
上述弹片本体231由金属片制成。金属片具有一定的刚度，能承受一定的张力即可满足技术要求，因此对所述弹片本体231的要求低，满足条件的金属种类多，如，铁、铜、铝等常见的金属及其合金均可满足要求。
本申请的第二方面提供了一种制冷装置，包括上述任意一项所述的光电二极管的固定装置。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201921158679.1
申请日:2019-07-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209328909U
授权时间:20190830
主分类号:H01L 31/024
专利分类号:H01L31/024;H01L23/40;H01L23/367;G01K13/00
范畴分类:38F;
申请人:北京中创为南京量子通信技术有限公司
第一申请人:北京中创为南京量子通信技术有限公司
申请人地址:210000 江苏省南京市浦口区江浦街道仁山路1号园区2号楼办公室东侧ER301室
发明人:申子要;王蔷薇
第一发明人:申子要
当前权利人:北京中创为南京量子通信技术有限公司
代理人:董成
代理机构:32224
代理机构编号:南京纵横知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计