一种用于单光子探测器的制冷装置的制作方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种用于单光子探测器的制冷装置。

背景技术：

1、单光子探测器是一种能够对单个光子进行探测和计数的超低噪声器件，目前已成为量子通信、深空探测、光谱分析等应用中的核心器件。现有单光子探测大都采用的是由过渡层间隔吸收区与倍增区的雪崩光电二极管(apd)实现。在探测过程中由于暗电流、热噪声等影响，通常将apd处于低温环境中进行工作，来提高探测效率，因而对系统的制冷提出了很高的要求。同时，对于不同的apd，都存在一个最佳工作温度，这就需要系统能够提供较大的温度控制范围，来对所有的apd进行温度特性研究，从而确定每个apd的最佳工作温度。

2、目前对于光电探测器所使用的晶体管外壳(to)封装、蝶形封装等难以实现高精度的光纤对准和高频信号传输，且封装成本高，耗时多，不利于apd的性能测试。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于单光子探测器的制冷装置，可切换制冷的温度，且实现快速的制冷，提高对单光子探测器性能检测的可靠性。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了用于单光子探测器的制冷装置包括机架、盖板、承载件、制冷芯片和固定平台；

3、所述机架具有容纳腔；

4、所述盖板设于所述机架的顶部，并将所述容纳腔密封，所述盖板上设有固定件，所述固定件与所述容纳腔导通，所述固定件对应所述固定平台设置用于固定密封连接光纤；

5、所述制冷芯片、所述承载件和所述固定平台均设于所述容纳腔内，且所述制冷芯片的制冷部贴靠于所述承载件设置，所述固定平台设于所述承载件上，所述固定平台用于固定光纤和芯片。

6、本发明提供的用于单光子探测器的制冷装置的有益效果在于：通过采用制冷芯片制冷，可调节制冷的温度，且提高了制冷的速度，并且在盖板上设置固定件用于固定密封连接光纤，保证容纳腔内的密封性，且将固定件对应固定平台设置，以保证光纤发射的光束可以与单光子探测器对准，从而提高单光子探测器的性能。

7、在一些实施例中，所述容纳腔内设有若干安装台，所述安装台上开设有安装槽；

8、所述制冷芯片具有制热部，且所述制热部和所述制冷部位于所述制冷芯片的相对两侧，所述制热部设于所述安装槽内。其有益效果在于：将制热部设于安装槽内，便于将热量通过安装槽传导出去。

9、在一些实施例中，所述制热部通过导热胶与所述安装槽贴合。其有益效果在于：提高对制热部的传热效果。

10、在一些实施例中，所述机架的底部靠近所述安装台的外侧设有若干间隔设置的金属散热片。其有益效果在于：以进一步提高对制热部的传热效果。

11、在一些实施例中，还包括散热器，所述散热器设于所述金属散热片。其有益效果在于：以进一步提高对制热部的传热效果。

12、在一些实施例中，所述固定件为密封塞；

13、所述密封塞延其轴向开设有通孔，且所述密封塞的顶部设有密封孔，所述密封孔与所述通孔导通，且所述通孔对应所述固定平台；

14、所述光纤的部分通过所述密封孔穿设于所述通孔内，所述密封孔用于将所述光纤与所述通孔密封。其有益效果在于：保证密封性的同时，起到将光纤和单光子探测器对准的作用。

15、在一些实施例中，所述盖板上设有安装孔，所述固定件可拆卸的设于所述安装孔，且所述固定件和所述盖板密封连接。

16、在一些实施例中，还包括透光件；

17、所述透光件设于所述盖板和所述机架之间，以将所述容纳腔密封。其有益效果在于：光纤发射的光束可透过透光件照射至单光子探测器的光敏面上，且提高了容纳腔内的保温效果和真空度。

18、在一些实施例中，所述承载件上还设有靠近所述固定平台的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述承载件上的温度。其有益效果在于：可实时的监测过固定平台所在环境的温度。

19、在一些实施例中，所述机架的底部还安装有抽气阀，所述抽气阀与真空泵连通。其有益效果在于：通过设置抽气阀与真空泵以实现对机架内抽真空。

20、在一些实施例中，所述盖板和所述机架可拆卸连接。

21、在一些实施例中，还包括设于所述容纳腔内的支撑台；

22、所述承载件设于所述支撑台上。

技术特征：

1.一种用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，包括机架、盖板、承载件、制冷芯片和固定平台；

2.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述容纳腔内设有若干安装台，所述安装台上开设有安装槽；

3.根据权利要求2所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述制热部通过导热胶与所述安装槽贴合。

4.根据权利要求2所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述机架的底部靠近所述安装台的外侧设有若干间隔设置的金属散热片。

5.根据权利要求4所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，还包括散热器，所述散热器设于所述金属散热片。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述固定件为密封塞；

7.根据权利要求6所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述盖板上设有安装孔，所述固定件可拆卸的设于所述安装孔，且所述固定件和所述盖板密封连接。

8.根据权利要求6所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，还包括透光件；

9.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述承载件上还设有靠近所述固定平台的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述承载件上的温度。

10.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述机架的底部还安装有抽气阀，所述抽气阀与真空泵连通。

11.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，所述盖板和所述机架可拆卸连接。

12.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的制冷装置，其特征在于，还包括设于所述容纳腔内的支撑台；

技术总结
本发明提供了一种用于单光子探测器的制冷装置，包括机架、盖板、承载件、制冷芯片和固定平台；机架具有容纳腔；盖板设于机架的顶部，并将容纳腔密封，盖板上设有固定件，固定件与容纳腔导通，固定件对应固定平台设置用于固定密封连接光纤；制冷芯片、承载件和固定平台均设于容纳腔内，且制冷芯片的制冷部贴靠于承载件设置，固定平台设于承载件上，固定平台用于固定光纤和芯片。本发明提供的制冷装置通过采用制冷芯片制冷，可调节制冷的温度，且提高了制冷的速度，并且在盖板上设置固定件用于固定密封连接光纤，保证容纳腔内的密封性，且将固定件对应固定平台设置，以保证光纤发射的光束可以与单光子探测器对准，从而提高单光子探测器的性能。

技术研发人员：王虎,鹿建,张增星
受保护的技术使用者：上海集成电路制造创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29