Широкосмугові джерела світла SLED

У сценаріях, коли волоконно-оптичні сенсорні мережі відстежують структурний стан мостів, а медичне обладнання ОКТ фіксує ураження сітківки на мікронному рівні, широкосмугові джерела світла SLED із надшироким спектром, низькою когерентністю та високою стабільністю стали основними компонентами підтримки високоточних оптичних систем. Будучи особливим джерелом світла між лазерними діодами та світловипромінювальними діодами, ці пристрої завдяки своєму унікальному механізму випромінювання світла та конструкції схеми забезпечують незамінні оптичні рішення для промислового моніторингу, біомедицини та досліджень національної оборони.

I. Визначення та принцип випромінювання світла широкосмугових джерел світла SLED

Широкосмугове джерело світла SLED — це, по суті, суперлюмінесцентний світловипромінюючий діод. Його основна структура складається з PN-переходу, виготовленого зі складних напівпровідників III-V (таких як GaAs та InP). Коли напруга прямого зміщення прикладається до PN-переходу, електрони інжектуються з N-області в P-область, а дірки інжектуються з P-області в N-область. Фотони вивільняються, коли неосновні носії рекомбінують з основними. На відміну від випадкового спонтанного випромінювання звичайних світлодіодів, SLED за допомогою оптимізованих структур активної області (таких як квантові ями та напружені шари) дозволяють фотонам частково стимулювати випромінювання під час поширення. Це дозволяє отримати вужчу спектральну смугу (зазвичай 6-100 нм) і вищу вихідну потужність порівняно з традиційними широкосмуговими джерелами світла, зберігаючи при цьому низьку когерентність.

Їх спектральні характеристики можна додатково оптимізувати за допомогою методів спільної роботи кількох пристроїв. Наприклад, схема з використанням чотирьох SLED-чіпів за допомогою селективного зв’язку за довжиною хвилі може покращити спектральну рівновартість до ≤3 дБ, охоплюючи смугу C+L 1528-1603 нм, що відповідає вимогам тестування систем щільного мультиплексування по довжині хвилі (DWDM).

II. Характеристики широкосмугових джерел світла SLED

1. Спектральна характеристика: широкосмугові джерела світла SLED зазвичай мають смугу пропускання 3 дБ 40-100 нм, із центральними довжинами хвиль, що охоплюють зазвичай використовувані діапазони зв’язку та зондування, такі як 850 нм, 1310 нм і 1550 нм. 

2. Контроль спектральної щільності: використовуючи технологію спектрального згладжування, його спектральну щільність можна контролювати в діапазоні від -30 дБм/нм до -20 дБм/нм, забезпечуючи баланс потужності в багатохвильових системах.

3. Стабільність живлення: із застосуванням замкнутих схем ATC (автоматичний контроль температури) і APC (автоматичний контроль потужності) короткочасні коливання потужності становлять ≤0,02 дБ (15 хвилин), а довгострокові коливання — ≤0,05 дБ (8 годин). Наприклад, SLED-джерело світла Bocos Optoelectronics з довжиною довжини 1550 нм демонструє стабільність вихідної потужності ≤±0,05 дБ/8 годин у діапазоні робочих температур від -20 ℃ до 65 ℃.

4. Модульна конструкція: пропонує як настільні (260 × 285 × 115 мм), так і модульні (90 × 70 × 15 мм) пакети, що підтримують інтерфейс RS-232 і програмне забезпечення головного комп'ютера для дистанційного регулювання живлення, спектрального моніторингу та діагностики несправностей.

III. Сфери застосування широкосмугових джерел світла SLED

1. Волоконно-оптичні сенсорні системи

У розподіленому волоконно-оптичному зондуванні низька когерентність SLED може усунути шум перешкод, спричинений розсіюванням Релея, покращуючи просторову роздільну здатність до міліметрового рівня. Наприклад, під час моніторингу витоків нафтопроводу джерело світла SLED із довжиною 1550 нм у поєднанні з датчиком FBG може виявляти зміни температури на 0,1 ℃ у межах 10 км.

2. Медична візуалізація (ОКТ)

Оптична когерентна томографія (ОКТ) базується на довжині когерентності та стабільності потужності джерела світла. Довжина когерентності SLED (<100 мкм) набагато нижча, ніж у традиційних лазерів, що дозволяє уникнути артефактних перешкод у зображенні. Джерело світла SLED від Bocos Optoelectronics 850 нм було застосовано до офтальмологічного обладнання ОКТ, що забезпечує пошарове зображення сітківки на рівні 10 мкм.

3. Тестування оптичного зв'язку

Під час тестування пристроїв CWDM широкі спектральні характеристики SLED можуть одночасно охоплювати діапазон 800-1650 нм. У поєднанні зі спектрометром високої роздільної здатності можна точно виміряти такі параметри, як відстань між каналами та внесені втрати, підвищуючи ефективність тестування більш ніж у 3 рази. 4. Оборонні дослідження. Джерела світла SLED з високою поляризацією можна використовувати в системах інтерферометрів для волоконно-оптичних гіроскопів. Їх низький рівень шуму (RIN < -140 дБ/Гц) може підвищити точність вимірювання кутової швидкості до 0,01°/год.

IV. Форми упаковки SLED широкосмугових джерел світла

1. Пакет Butterfly: 14-контактний пакет Butterfly, що містить вбудований термоелектричний охолоджувач (TEC) і оптичний ізолятор.

2. Настільний пакет: інтегрує джерело живлення, контроль температури та комунікаційні інтерфейси, підтримуючи керування програмним забезпеченням головного комп’ютера, що підходить для сценаріїв лабораторних досліджень і калібрування.БокосНастільне джерело світла 1550 нм SLED (195 (Ш) × 220 (Г) × 120 (В)) оснащене сенсорним екраном і кнопками, які можуть відображати вихідну потужність, довжину хвилі та інші параметри в реальному часі.

3. Модульний пакет: Компактний розмір (125(Ш)×150(Г)×20(В)), може бути безпосередньо вбудований у промислове обладнання або інструменти для польових випробувань, що зменшує витрати на інтеграцію системи. Модуль підтримує джерело живлення змінного струму 110~240 В або постійного струму 5 В/4 А і підходить для зберігання в середовищах від -40 ℃ до 85 ℃.