Širokopasovni svetlobni viri SLED

V scenarijih, kjer senzorska omrežja z optičnimi vlakni spremljajo strukturno zdravje mostov in medicinska OCT oprema zajame poškodbe mrežnice na mikronski ravni, so širokopasovni svetlobni viri SLED s svojim ultra širokim spektrom, nizko koherenco in visoko stabilnostjo postali osrednje komponente, ki podpirajo visoko natančne optične sisteme. Kot poseben vir svetlobe med laserskimi diodami in svetlečimi diodami te naprave s svojim edinstvenim mehanizmom za oddajanje svetlobe in zasnovo vezja zagotavljajo nenadomestljive optične rešitve za industrijski nadzor, biomedicino in raziskave nacionalne obrambe.

I. Definicija in princip oddajanja svetlobe širokopasovnih svetlobnih virov SLED

Širokopasovni svetlobni vir SLED je v bistvu superluminiscentna svetleča dioda. Njegovo jedrno strukturo sestavlja PN spoj iz sestavljenih polprevodnikov III-V (kot sta GaAs in InP). Ko se na PN spoj uporabi prednapetost, se elektroni vbrizgajo iz N-regije v P-regijo, luknje pa se vbrizgajo iz P-regije v N-regijo. Fotoni se sprostijo, ko se manjšinski nosilci rekombinirajo z večinskimi nosilci. Za razliko od naključnega spontanega oddajanja navadnih LED diod, SLED preko optimiziranih struktur aktivnih območij (kot so kvantne vrtine in napete plasti) omogočajo fotonom delno stimulirano oddajanje med širjenjem. To omogoča ožjo spektralno pasovno širino (običajno 6nm-100nm) in večjo izhodno moč v primerjavi s tradicionalnimi širokopasovnimi svetlobnimi viri, hkrati pa ohranja nizko koherenco.

Njihove spektralne značilnosti je mogoče dodatno optimizirati s tehnikami sodelovanja več naprav. Na primer, shema, ki uporablja štiri čipe SLED, prek selektivne sklopitve po valovni dolžini, lahko izboljša spektralno ravnost na ≤3dB, ki pokriva pas C+L 1528nm–1603nm, s čimer izpolnjuje zahteve testiranja sistemov z gosto delitvijo valovnih dolžin (DWDM).

II. Lastnosti izdelka širokopasovnih svetlobnih virov SLED

1. Spektralna zmogljivost: širokopasovni svetlobni viri SLED imajo običajno pasovno širino 3dB od 40nm do 100nm, s središčnimi valovnimi dolžinami, ki pokrivajo običajno uporabljene komunikacijske in zaznavne pasove, kot so 850nm, 1310nm in 1550nm. 

2. Nadzor spektralne gostote: z uporabo tehnologije spektralnega sploščenja je njegovo spektralno gostoto mogoče nadzorovati v območju od -30dBm/nm do -20dBm/nm, kar zagotavlja ravnovesje moči v sistemih z več valovno dolžino.

3. Stabilnost električne energije: z uporabo zaprtih tokokrogov ATC (samodejni nadzor temperature) in APC (samodejni nadzor moči) so kratkotrajna nihanja moči ≤0,02 dB (15 minut), dolgoročna nihanja pa ≤0,05 dB (8 ur). Na primer, 1550nm SLED svetlobni vir družbe Bocos Optoelectronics kaže stabilnost izhodne moči ≤±0,05 dB/8 ur v območju delovne temperature od -20 ℃ do 65 ℃.

4. Modularna zasnova: ponuja namizne (260 × 285 × 115 mm) in modularne (90 × 70 × 15 mm) pakete, ki podpirajo vmesnik RS-232 in programsko opremo gostiteljskega računalnika za daljinsko prilagajanje moči, spektralni nadzor in diagnozo napak.

III. Področja uporabe širokopasovnih svetlobnih virov SLED

1. Sistemi zaznavanja z optičnimi vlakni

Pri porazdeljenem zaznavanju z optičnimi vlakni lahko nizka koherenca SLED odpravi hrup motenj, ki ga povzroči Rayleighovo sipanje, in izboljša prostorsko ločljivost na milimetrsko raven. Na primer, pri spremljanju puščanja naftovoda lahko svetlobni vir SLED s 1550 nm v kombinaciji s senzorjem FBG zazna spremembe temperature za 0,1 ℃ v območju 10 km.

2. Medicinsko slikanje (OCT)

Optična koherentna tomografija (OCT) temelji na koherentni dolžini in stabilnosti moči svetlobnega vira. Koherenčna dolžina SLED (<100 μm) je veliko nižja kot pri tradicionalnih laserjih, s čimer se izognemo motnjam artefaktov pri slikanju. Svetlobni vir 850 nm SLED družbe Bocos Optoelectronics je bil uporabljen za oftalmološko OCT opremo, s čimer je dosegel večplastno slikanje mrežnice na ravni 10 μm.

3. Testiranje optične komunikacije

Pri testiranju naprav CWDM lahko široke spektralne značilnosti SLED-jev hkrati pokrivajo pas 800nm-1650nm. V kombinaciji s spektrometrom visoke ločljivosti je mogoče natančno izmeriti parametre, kot sta razmik med kanali in vstavljena izguba, kar izboljša učinkovitost testiranja za več kot 3-krat. 4. Obrambne raziskave: Svetlobni viri SLED z visoko polarizacijo se lahko uporabljajo v interferometričnih sistemih za žiroskope z optičnimi vlakni. Njihove lastnosti nizkega hrupa (RIN < -140dB/Hz) lahko izboljšajo natančnost merjenja kotne hitrosti na 0,01°/h.

IV. Oblike pakiranja širokopasovnih svetlobnih virov SLED

1. Paket Butterfly: 14-pinski paket Butterfly, ki vsebuje vgrajen termoelektrični hladilnik (TEC) in optični izolator.

2. Paket za namizni računalnik: vključuje napajanje, nadzor temperature in komunikacijske vmesnike, ki podpirajo nadzor programske opreme gostiteljskega računalnika, primerno za laboratorijske raziskave in scenarije umerjanja.BocosNamizni 1550nm SLED (195(Š)×220(G)×120(V)) svetlobni vir je opremljen z zaslonom na dotik in upravljanjem gumbov, ki lahko prikazujejo izhodno moč, valovno dolžino in druge parametre v realnem času.

3. Modularni paket: Kompaktna velikost (125(Š) × 150 (G) × 20 (V)), lahko se neposredno vgradi v industrijsko opremo ali instrumente za testiranje na terenu, kar zmanjša stroške sistemske integracije. Modul podpira napajanje AC 110~240V ali DC 5V/4A in je primeren za skladiščna okolja v območju od -40 ℃ do 85 ℃.