Negli scenari in cui le reti di sensori in fibra ottica monitorano la salute strutturale dei ponti e le apparecchiature mediche OCT catturano lesioni retiniche a livello di micron, le sorgenti luminose a banda larga SLED, con il loro spettro ultra ampio, bassa coerenza ed elevata stabilità, sono diventate componenti fondamentali che supportano sistemi ottici ad alta precisione. Essendo una speciale sorgente di luce tra diodi laser e diodi emettitori di luce, questi dispositivi, attraverso il loro esclusivo meccanismo di emissione di luce e la progettazione del circuito, forniscono soluzioni ottiche insostituibili per il monitoraggio industriale, la biomedicina e la ricerca sulla difesa nazionale.
Una sorgente luminosa a banda larga SLED è essenzialmente un diodo emettitore di luce superluminescente. La sua struttura centrale è costituita da una giunzione PN costituita da semiconduttori composti III-V (come GaAs e InP). Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta alla giunzione PN, gli elettroni vengono iniettati dalla regione N nella regione P e le lacune vengono iniettate dalla regione P nella regione N. I fotoni vengono rilasciati quando i portatori minoritari si ricombinano con i portatori maggioritari. A differenza dell'emissione spontanea casuale dei normali LED, gli SLED, attraverso strutture ottimizzate della regione attiva (come pozzi quantistici e strati deformati), consentono ai fotoni di subire un'emissione stimolata parziale durante la propagazione. Ciò consente una larghezza di banda spettrale più ristretta (tipicamente 6 nm-100 nm) e una potenza di uscita maggiore rispetto alle tradizionali sorgenti luminose a banda larga pur mantenendo una bassa coerenza.
Le loro caratteristiche spettrali possono essere ulteriormente ottimizzate utilizzando tecniche collaborative multi-dispositivo. Ad esempio, uno schema che utilizza quattro chip SLED, attraverso l'accoppiamento selettivo della lunghezza d'onda, può migliorare la planarità spettrale a ≤3 dB, coprendo la banda C+L di 1528 nm-1603 nm, soddisfacendo i requisiti di test dei sistemi DWDM (dense wavelength division multiplexing).
1. Prestazioni spettrali: le sorgenti luminose a banda larga SLED hanno in genere una larghezza di banda di 3 dB di 40 nm-100 nm, con lunghezze d'onda centrali che coprono le bande di comunicazione e rilevamento comunemente utilizzate come 850 nm, 1310 nm e 1550 nm.
2. Controllo della densità spettrale: utilizzando la tecnologia di appiattimento spettrale, la sua densità spettrale può essere controllata nell'intervallo da -30 dBm/nm a -20 dBm/nm, garantendo il bilanciamento della potenza nei sistemi a più lunghezze d'onda.
3. Stabilità della potenza: utilizzando circuiti a circuito chiuso ATC (controllo automatico della temperatura) e APC (controllo automatico della potenza), le fluttuazioni di potenza a breve termine sono ≤0,02 dB (15 minuti) e le fluttuazioni a lungo termine sono ≤0,05 dB (8 ore). Ad esempio, la sorgente luminosa SLED da 1550 nm di Bocos Optoelectronics mostra una stabilità della potenza di uscita ≤±0,05 dB/8 ore in un intervallo di temperature operative compreso tra -20 ℃ e 65 ℃.
4. Design modulare: offre pacchetti sia desktop (260×285×115 mm) che modulari (90×70×15 mm), che supportano l'interfaccia RS-232 e il software del computer host per la regolazione remota della potenza, il monitoraggio spettrale e la diagnosi dei guasti.
1. Sistemi di rilevamento a fibra ottica
Nel rilevamento distribuito in fibra ottica, la bassa coerenza degli SLED può eliminare il rumore di interferenza causato dallo scattering di Rayleigh, migliorando la risoluzione spaziale al livello millimetrico. Ad esempio, nel monitoraggio delle perdite degli oleodotti, una sorgente luminosa SLED da 1550 nm combinata con un sensore FBG può rilevare variazioni di temperatura di 0,1 ℃ entro un raggio di 10 km.
2. Imaging medico (OCT)
La tomografia a coerenza ottica (OCT) si basa sulla lunghezza di coerenza e sulla stabilità di potenza della sorgente luminosa. La lunghezza di coerenza degli SLED (<100μm) è molto inferiore a quella dei laser tradizionali, evitando interferenze con artefatti nell'imaging. La sorgente luminosa SLED da 850 nm di Bocos Optoelectronics è stata applicata alle apparecchiature OCT oftalmiche, ottenendo un imaging stratificato della retina a livello di 10 μm.
3. Test di comunicazione ottica
Nei test dei dispositivi CWDM, le ampie caratteristiche spettrali degli SLED possono coprire contemporaneamente la banda 800nm-1650nm. In combinazione con uno spettrometro ad alta risoluzione, parametri come la spaziatura dei canali e la perdita di inserzione possono essere misurati con precisione, migliorando l'efficienza dei test di oltre 3 volte. 4. Ricerca nel settore della difesa: le sorgenti luminose SLED ad alta polarizzazione possono essere utilizzate nei sistemi interferometrici per giroscopi a fibra ottica. Le loro caratteristiche di basso rumore (RIN < -140 dB/Hz) possono migliorare la precisione della misurazione della velocità angolare fino a 0,01°/h.
1. Pacchetto Butterfly: pacchetto Butterfly a 14 pin, contenente un dispositivo di raffreddamento termoelettrico (TEC) integrato e un isolatore ottico.
2. Pacchetto desktop: integra alimentazione, controllo della temperatura e interfacce di comunicazione, supportando il controllo del software del computer host, adatto per scenari di ricerca e calibrazione di laboratorio.BocosLa sorgente luminosa desktop da 1550 nm SLED (195(L)×220(P)×120(A)) è dotata di touch screen e funzionamento tramite pulsanti, che possono visualizzare la potenza di uscita, la lunghezza d'onda e altri parametri in tempo reale.
3. Pacchetto modulare: dimensioni compatte (125(L)×150(P)×20(A)), può essere integrato direttamente in apparecchiature industriali o strumenti di prova sul campo, riducendo i costi di integrazione del sistema. Il modulo supporta l'alimentazione CA 110~240 V o CC 5 V/4 A ed è adatto per ambienti di conservazione compresi tra -40 ℃ e 85 ℃.
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