SLED кең жолақты жарық көздері

Талшықты-оптикалық сенсорлық желілер көпірлердің құрылымдық денсаулығын бақылайтын және медициналық OCT жабдығы микрон деңгейіндегі ретинальды зақымдарды түсіретін сценарийлерде, ультра кең спектрімен, төмен когеренттілігімен және жоғары тұрақтылығымен SLED кең жолақты жарық көздері жоғары дәлдіктегі оптикалық жүйелерді қолдайтын негізгі құрамдас бөліктерге айналды. Лазерлік диодтар мен жарық шығаратын диодтар арасындағы арнайы жарық көзі ретінде бұл құрылғылар өздерінің бірегей жарық шығаратын механизмі және схема дизайны арқылы өнеркәсіптік мониторинг, биомедицина және ұлттық қорғаныс зерттеулері үшін таптырмас оптикалық шешімдерді ұсынады.

I. SLED кең жолақты жарық көздерінің анықтамасы және жарық шығару принципі

SLED кең жолақты жарық көзі негізінен суперлюминесцентті жарық шығаратын диод болып табылады. Оның негізгі құрылымы III-V қосылыс жартылай өткізгіштерден (мысалы, GaAs және InP) жасалған PN өткелінен тұрады. PN өткеліне алға ығысқан кернеуді қолданғанда, электрондар N-аймақтан P-аймаққа, ал P-аймағынан N-аймаққа тесіктер енгізіледі. Фотондар азшылық тасымалдаушылар көпшілік тасымалдаушылармен біріктірілгенде шығарылады. Кәдімгі жарықдиодтардың кездейсоқ өздігінен сәулеленуінен айырмашылығы, SLED оңтайландырылған белсенді аймақ құрылымдары (мысалы, кванттық ұңғымалар және деформацияланған қабаттар) арқылы таралу кезінде фотондардың ішінара ынталандырылған эмиссиядан өтуіне мүмкіндік береді. Бұл төмен когеренттілікті сақтай отырып, дәстүрлі кең жолақты жарық көздерімен салыстырғанда тар спектрлік өткізу қабілетіне (әдетте 6нм-100нм) және жоғары шығыс қуатына мүмкіндік береді.

Олардың спектрлік сипаттамаларын көп құрылғылардың бірлескен әдістерін қолдану арқылы одан әрі оңтайландыруға болады. Мысалы, толқын ұзындығы бойынша таңдаулы байланыс арқылы төрт SLED чипін пайдаланатын схема тығыз толқын ұзындығын бөлу мультиплексирлеу (DWDM) жүйелерінің сынақ талаптарын қанағаттандыра отырып, 1528нм-1603нм C+L жолағын қамтитын спектрлік тегістікті ≤3dB дейін жақсарта алады.

II. SLED кең жолақты жарық көздерінің өнім ерекшеліктері

1. Спектрлік өнімділік: SLED кең жолақты жарық көздері әдетте 40 нм-100 нм болатын 3 дБ өткізу қабілетіне ие, орталық толқын ұзындығы 850 нм, 1310 нм және 1550 нм сияқты жиі қолданылатын байланыс және сезу жолақтарын қамтиды. 

2. Спектрлік тығыздықты басқару: Спектралды тегістеу технологиясын пайдалана отырып, оның спектрлік тығыздығын -30дБм/нм мен -20дБм/нм диапазонында басқаруға болады, бұл көп толқынды жүйелерде қуат тепе-теңдігін қамтамасыз етеді.

3. Қуат тұрақтылығы: ATC (температураны автоматты түрде басқару) және APC (қуатты автоматты басқару) тұйық контурын пайдалану кезінде қысқа мерзімді қуат ауытқулары ≤0,02dB (15 минут) және ұзақ мерзімді ауытқулар ≤0,05dB (8 сағат) құрайды. Мысалы, Bocos Optoelektronics компаниясының 1550нм SLED жарық көзі -20℃ мен 65℃ жұмыс температурасы диапазонында ≤±0,05дБ/8 сағат шығыс қуатының тұрақтылығын көрсетеді.

4. Модульдік дизайн: қуатты қашықтан реттеуге, спектрлік бақылауға және ақауларды диагностикалауға арналған RS-232 интерфейсін және негізгі компьютер бағдарламалық құралын қолдайтын жұмыс үстелі (260×285×115мм) және модульдік (90×70×15мм) пакеттерін ұсынады.

III. SLED кең жолақты жарық көздерін қолдану аймақтары

1. Талшықты-оптикалық сенсорлық жүйелер

Бөлінген талшықты-оптикалық зондтауда SLED-дің төмен когеренттігі Рэйлейдің шашырауынан туындаған кедергі шуды жояды, кеңістіктік рұқсатты миллиметр деңгейіне дейін жақсартады. Мысалы, мұнай құбырының ағып кетуін бақылау кезінде FBG сенсорымен біріктірілген 1550 нм SLED жарық көзі 10 км диапазондағы 0,1℃ температураның өзгеруін анықтай алады.

2. Медициналық бейнелеу (ОКТ)

Оптикалық когерентті томография (ОКТ) жарық көзінің когеренттілік ұзындығы мен қуат тұрақтылығына сүйенеді. SLED құрылғыларының когеренттілік ұзындығы (<100μm) дәстүрлі лазерлерге қарағанда әлдеқайда төмен, бұл кескінге артефакт кедергісін болдырмайды. Bocos Optoelectronics компаниясының 850 нм SLED жарық көзі офтальмологиялық OCT жабдығына қолданылып, тордың 10 мкм-деңгейіндегі қабатты кескініне қол жеткізді.

3. Оптикалық байланыс тестілеу

CWDM құрылғысын сынау кезінде SLED-дің кең спектрлік сипаттамалары бір уақытта 800нм-1650нм жолағын қамтуы мүмкін. Ажыратымдылығы жоғары спектрометрмен біріктірілген арналар аралығы мен кірістіру жоғалуы сияқты параметрлерді дәл өлшеуге болады, бұл сынақ тиімділігін 3 еседен астамға арттырады. 4. Қорғаныс зерттеулері: Жоғары поляризацияланған SLED жарық көздерін талшықты-оптикалық гироскоптар үшін интерферометрлік жүйелерде пайдалануға болады. Олардың төмен шу сипаттамалары (RIN < -140дБ/Гц) бұрыштық жылдамдықты өлшеу дәлдігін 0,01°/сағ дейін жақсарта алады.

IV. SLED кең жолақты жарық көздерінің орау формалары

1. Butterfly Package: кірістірілген термоэлектрлік салқындатқыш (TEC) және оптикалық изоляторы бар 14 істікшелі көбелек пакеті.

2. Жұмыс үстелі пакеті: зертханалық зерттеулер мен калибрлеу сценарийлері үшін жарамды негізгі компьютер бағдарламалық құралын басқаруға қолдау көрсететін қуат көзін, температураны бақылауды және байланыс интерфейстерін біріктіреді.Бокос' жұмыс үстелі 1550нм SLED (195(В)×220(D)×120(H)) жарық көзі нақты уақытта шығыс қуатын, толқын ұзындығын және басқа параметрлерді көрсете алатын сенсорлық экранмен және түйме жұмысымен жабдықталған.

3. Модульдік пакет: Шағын өлшем (125(В)×150(D)×20(H)), өнеркәсіптік жабдыққа немесе далалық сынақ құралдарына тікелей кірістірілген болуы мүмкін, бұл жүйені біріктіру шығындарын азайтады. Модуль айнымалы ток 110~240В немесе тұрақты 5В/4А қуат көзін қолдайды және -40℃ мен 85℃ аралығындағы сақтау орталарына жарамды.