Nguồn sáng băng thông rộng SLED

Trong các tình huống mà mạng cảm biến sợi quang theo dõi tình trạng cấu trúc của cầu và thiết bị OCT y tế ghi lại các tổn thương võng mạc ở cấp độ micron, nguồn sáng băng thông rộng SLED với phổ siêu rộng, độ kết hợp thấp và độ ổn định cao đã trở thành thành phần cốt lõi hỗ trợ hệ thống quang học có độ chính xác cao. Là nguồn sáng đặc biệt giữa điốt laser và điốt phát sáng, các thiết bị này, thông qua cơ chế phát sáng và thiết kế mạch độc đáo, cung cấp các giải pháp quang học không thể thay thế cho giám sát công nghiệp, y sinh và nghiên cứu quốc phòng.

I. Định nghĩa và nguyên lý phát sáng của nguồn sáng băng thông rộng SLED

Nguồn sáng băng thông rộng SLED về cơ bản là một điốt phát sáng siêu phát quang. Cấu trúc cốt lõi của nó bao gồm một điểm nối PN được làm từ chất bán dẫn hợp chất III-V (như GaAs và InP). Khi đặt một điện áp phân cực thuận vào điểm nối PN, các electron được đưa từ vùng N vào vùng P và các lỗ trống được đưa từ vùng P vào vùng N. Photon được giải phóng khi các hạt tải điện thiểu số kết hợp lại với các hạt tải điện đa số. Không giống như sự phát xạ tự phát ngẫu nhiên của đèn LED thông thường, SLED, thông qua các cấu trúc vùng hoạt động được tối ưu hóa (chẳng hạn như giếng lượng tử và các lớp biến dạng), cho phép các photon trải qua quá trình phát xạ kích thích một phần trong quá trình truyền lan. Điều này cho phép băng thông quang phổ hẹp hơn (thường là 6nm-100nm) và công suất đầu ra cao hơn so với các nguồn sáng băng thông rộng truyền thống trong khi vẫn duy trì độ kết hợp thấp.

Đặc điểm quang phổ của chúng có thể được tối ưu hóa hơn nữa bằng cách sử dụng các kỹ thuật cộng tác đa thiết bị. Ví dụ: sơ đồ sử dụng bốn chip SLED, thông qua ghép nối chọn lọc bước sóng, có thể cải thiện độ phẳng quang phổ lên 3dB, bao phủ dải C+L 1528nm-1603nm, đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm của hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc (DWDM).

II. Tính năng sản phẩm của nguồn sáng băng thông rộng SLED

1. Hiệu suất quang phổ: Các nguồn sáng băng thông rộng SLED thường có băng thông 3dB từ 40nm-100nm, với bước sóng trung tâm bao phủ các dải cảm biến và truyền thông thường được sử dụng như 850nm, 1310nm và 1550nm. 

2. Kiểm soát mật độ quang phổ: Sử dụng công nghệ làm phẳng quang phổ, mật độ phổ của nó có thể được kiểm soát trong phạm vi từ -30dBm/nm đến -20dBm/nm, đảm bảo cân bằng công suất trong các hệ thống đa bước sóng.

3. Ổn định nguồn: Sử dụng mạch vòng kín ATC (Điều khiển nhiệt độ tự động) và APC (Điều khiển nguồn tự động), dao động công suất ngắn hạn là .02dB (15 phút) và dao động dài hạn là .05dB (8 giờ). Ví dụ, nguồn sáng SLED 1550nm của Bocos Optoelectronics thể hiện độ ổn định công suất đầu ra ≤±0,05dB/8 giờ trong phạm vi nhiệt độ hoạt động từ -20oC đến 65oC.

4. Thiết kế mô-đun: Cung cấp cả gói máy tính để bàn (260×285×115mm) và mô-đun (90×70×15mm), hỗ trợ giao diện RS-232 và phần mềm máy tính chủ để điều chỉnh nguồn từ xa, giám sát quang phổ và chẩn đoán lỗi.

III. Các lĩnh vực ứng dụng của nguồn sáng băng thông rộng SLED

1. Hệ thống cảm biến sợi quang

Trong cảm biến sợi quang phân tán, độ kết hợp thấp của SLED có thể loại bỏ nhiễu nhiễu do tán xạ Rayleigh gây ra, cải thiện độ phân giải không gian đến mức milimet. Ví dụ, trong giám sát rò rỉ đường ống dẫn dầu, nguồn sáng SLED 1550nm kết hợp với cảm biến FBG có thể phát hiện sự thay đổi nhiệt độ 0,1oC trong phạm vi 10km.

2. Hình ảnh y tế (OCT)

Chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT) dựa vào độ dài kết hợp và độ ổn định công suất của nguồn sáng. Độ dài kết hợp của SLED (<100μm) thấp hơn nhiều so với laser truyền thống, tránh nhiễu giả trong hình ảnh. Nguồn sáng SLED 850nm của Bocos Optoelectronics đã được áp dụng cho thiết bị OCT nhãn khoa, đạt được hình ảnh võng mạc phân lớp ở mức 10μm.

3. Kiểm tra truyền thông quang học

Trong thử nghiệm thiết bị CWDM, các đặc tính phổ rộng của SLED có thể bao phủ đồng thời dải tần 800nm-1650nm. Kết hợp với máy quang phổ có độ phân giải cao, các thông số như khoảng cách kênh và tổn thất chèn có thể được đo chính xác, nâng cao hiệu quả thử nghiệm lên hơn 3 lần. 4. Nghiên cứu quốc phòng: Nguồn sáng SLED có độ phân cực cao có thể được sử dụng trong hệ thống giao thoa kế cho con quay hồi chuyển sợi quang. Đặc tính tiếng ồn thấp (RIN < -140dB/Hz) của chúng có thể cải thiện độ chính xác đo vận tốc góc lên 0,01°/h.

IV. Hình thức đóng gói của nguồn sáng băng thông rộng SLED

1. Gói Butterfly: Gói bướm 14 chân, chứa bộ làm mát nhiệt điện (TEC) tích hợp và bộ cách ly quang.

2. Gói máy tính để bàn: Tích hợp các giao diện cung cấp điện, kiểm soát nhiệt độ và giao tiếp, hỗ trợ điều khiển phần mềm máy tính chủ, phù hợp cho các tình huống nghiên cứu và hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm.Bocos' Nguồn sáng SLED 1550nm dành cho máy tính để bàn (195(W)×220(D)×120(H)) được trang bị màn hình cảm ứng và thao tác bằng nút, có thể hiển thị công suất đầu ra, bước sóng và các thông số khác trong thời gian thực.

3. Gói mô-đun: Kích thước nhỏ gọn (125(W)×150(D)×20(H)), có thể được nhúng trực tiếp vào thiết bị công nghiệp hoặc dụng cụ thử nghiệm hiện trường, giảm chi phí tích hợp hệ thống. Mô-đun này hỗ trợ nguồn điện AC 110~240V hoặc DC 5V/4A và phù hợp với môi trường lưu trữ từ -40oC đến 85oC.