Širokopásmové svetelné zdroje SLED

V scenároch, kde siete optických senzorov monitorujú štrukturálne zdravie mostíkov a lekárske OCT zariadenia zachytávajú lézie sietnice na mikrónovej úrovni, sa širokopásmové svetelné zdroje SLED s ich ultra širokým spektrom, nízkou koherenciou a vysokou stabilitou stali základnými komponentmi podporujúcimi vysoko presné optické systémy. Ako špeciálny svetelný zdroj medzi laserovými diódami a svetelnými diódami poskytujú tieto zariadenia prostredníctvom svojho jedinečného mechanizmu vyžarovania svetla a dizajnu obvodov nenahraditeľné optické riešenia pre priemyselné monitorovanie, biomedicínu a výskum národnej obrany.

I. Definícia a princíp vyžarovania svetla SLED širokopásmových svetelných zdrojov

Širokopásmový svetelný zdroj SLED je v podstate superluminiscenčná dióda vyžarujúca svetlo. Jeho jadro pozostáva z PN prechodu vyrobeného zo zlúčenín III-V polovodičov (ako sú GaAs a InP). Keď sa na PN prechod aplikuje predpätie, elektróny sa vstreknú z oblasti N do oblasti P a diery sa vstreknú z oblasti P do oblasti N. Fotóny sa uvoľňujú, keď sa menšinové nosiče rekombinujú s väčšinovými nosičmi. Na rozdiel od náhodnej spontánnej emisie obyčajných LED, SLED, prostredníctvom optimalizovaných štruktúr aktívnych oblastí (ako sú kvantové jamky a napnuté vrstvy), umožňujú fotónom podstúpiť čiastočnú stimulovanú emisiu počas šírenia. To umožňuje užšiu spektrálnu šírku pásma (zvyčajne 6nm-100nm) a vyšší výstupný výkon v porovnaní s tradičnými širokopásmovými svetelnými zdrojmi pri zachovaní nízkej koherencie.

Ich spektrálne charakteristiky možno ďalej optimalizovať pomocou techník spolupráce viacerých zariadení. Napríklad schéma využívajúca štyri čipy SLED prostredníctvom selektívnej väzby na vlnovú dĺžku môže zlepšiť spektrálnu plochosť na ≤ 3 dB, pokrývajúc pásmo C+L 1528nm-1603nm, čo spĺňa požiadavky na testovanie systémov multiplexovania s hustou vlnovou dĺžkou (DWDM).

II. Vlastnosti produktu širokopásmových svetelných zdrojov SLED

1. Spektrálny výkon: SLED širokopásmové svetelné zdroje majú typicky 3dB šírku pásma 40nm-100nm, so stredovými vlnovými dĺžkami pokrývajúcimi bežne používané komunikačné a snímacie pásma ako 850nm, 1310nm a 1550nm. 

2. Kontrola spektrálnej hustoty: Využitím technológie spektrálneho sploštenia možno jej spektrálnu hustotu regulovať v rozsahu od -30dBm/nm do -20dBm/nm, čím sa zabezpečí energetická rovnováha v systémoch s viacerými vlnovými dĺžkami.

3. Stabilita výkonu: Pri použití okruhov s uzavretou slučkou ATC (Automatic Temperature Control) a APC (Automatic Power Control) sú krátkodobé výkyvy výkonu ≤ 0,02 dB (15 minút) a dlhodobé výkyvy sú ≤ 0,05 dB (8 hodín). Napríklad svetelný zdroj 1550nm SLED od spoločnosti Bocos Optoelectronics vykazuje stabilitu výstupného výkonu ≤±0,05dB/8 hodín v rozsahu prevádzkových teplôt od -20 ℃ do 65 ℃.

4. Modulárny dizajn: Ponúka stolové (260 × 285 × 115 mm) aj modulárne (90 × 70 × 15 mm) balíky s podporou rozhrania RS-232 a softvéru hostiteľského počítača na diaľkové nastavenie napájania, spektrálne monitorovanie a diagnostiku porúch.

III. Oblasti použitia širokopásmových svetelných zdrojov SLED

1. Systémy snímania optických vlákien

Pri distribuovanom snímaní optických vlákien môže nízka koherencia SLED eliminovať interferenčný šum spôsobený Rayleighovým rozptylom, čím sa zlepšuje priestorové rozlíšenie na milimetrovú úroveň. Napríklad pri monitorovaní úniku ropovodu dokáže 1550nm svetelný zdroj SLED v kombinácii so snímačom FBG detekovať zmeny teploty o 0,1 °C v rozsahu 10 km.

2. Lekárske zobrazovanie (OCT)

Optická koherentná tomografia (OCT) sa spolieha na koherenčnú dĺžku a výkonovú stabilitu svetelného zdroja. Koherentná dĺžka SLED (<100 μm) je oveľa nižšia ako u tradičných laserov, čím sa zabráni interferencii artefaktov pri zobrazovaní. 850nm svetelný zdroj SLED od spoločnosti Bocos Optoelectronics bol aplikovaný na oftalmologické OCT zariadenie, čím sa dosiahlo vrstvené zobrazenie sietnice na úrovni 10 μm.

3. Testovanie optickej komunikácie

Pri testovaní zariadení CWDM môžu široké spektrálne charakteristiky SLED súčasne pokryť pásmo 800nm-1650nm. V kombinácii so spektrometrom s vysokým rozlíšením je možné presne merať parametre, ako je vzdialenosť kanálov a vložný úbytok, čím sa zvyšuje účinnosť testovania viac ako 3-krát. 4. Obranný výskum: Svetelné zdroje SLED s vysokou polarizáciou možno použiť v interferometrových systémoch pre gyroskopy s optickými vláknami. Ich nízkošumové charakteristiky (RIN < -140dB/Hz) môžu zlepšiť presnosť merania uhlovej rýchlosti na 0,01°/h.

IV. Formy balenia SLED širokopásmových svetelných zdrojov

1. Balenie motýľa: 14-pinové balenie motýľa, obsahujúce vstavaný termoelektrický chladič (TEC) a optický izolátor.

2. Balík pre stolné počítače: Integruje napájanie, ovládanie teploty a komunikačné rozhrania, podporujúce softvérové ​​ovládanie hostiteľského počítača, vhodné pre laboratórny výskum a kalibračné scenáre.BocosStolný 1550nm svetelný zdroj SLED (195(W)×220(D)×120(V)) je vybavený dotykovou obrazovkou a tlačidlovým ovládaním, ktoré dokáže zobraziť výstupný výkon, vlnovú dĺžku a ďalšie parametre v reálnom čase.

3. Modulárny balík: Kompaktná veľkosť (125 (W) × 150 (D) × 20 (H)), môže byť priamo zabudovaná do priemyselných zariadení alebo nástrojov na testovanie v teréne, čím sa znižujú náklady na integráciu systému. Modul podporuje napájanie AC 110~240V alebo DC 5V/4A a je vhodný pre skladovacie prostredia v rozsahu od -40 ℃ do 85 ℃.