منابع نور پهن باند SLED

در سناریوهایی که شبکه‌های حسگر فیبر نوری سلامت ساختار پل‌ها را نظارت می‌کنند و تجهیزات OCT پزشکی ضایعات شبکیه در سطح میکرون را می‌گیرند، منابع نور باند پهن SLED با طیف فوق‌العاده، پیوستگی کم و پایداری بالا، به اجزای اصلی پشتیبانی از سیستم‌های نوری با دقت بالا تبدیل شده‌اند. این دستگاه ها به عنوان یک منبع نور ویژه بین دیودهای لیزر و دیودهای ساطع کننده نور، از طریق مکانیسم تابش نور و طراحی مدار منحصر به فرد خود، راه حل های نوری غیر قابل جایگزینی را برای نظارت صنعتی، زیست پزشکی و تحقیقات دفاع ملی ارائه می دهند.

I. تعریف و اصل ساطع نور منابع نور پهن باند SLED

منبع نور باند پهن SLED اساساً یک دیود ساطع کننده نور سوپرلومینسانس است. ساختار هسته آن شامل یک اتصال PN است که از نیمه هادی های مرکب III-V (مانند GaAs و InP) ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس رو به جلو به اتصال PN اعمال می شود، الکترون ها از ناحیه N به ناحیه P تزریق می شوند و حفره ها از ناحیه P به ناحیه N تزریق می شوند. فوتون ها زمانی آزاد می شوند که حامل های اقلیت با حامل های اکثریت دوباره ترکیب شوند. بر خلاف انتشار خود به خودی تصادفی LED های معمولی، SLED ها از طریق ساختارهای منطقه فعال بهینه سازی شده (مانند چاه های کوانتومی و لایه های تحت فشار)، فوتون ها را قادر می سازند تا در طول انتشار تحت تابش نسبی تحریک شده قرار گیرند. این اجازه می دهد تا پهنای باند طیفی باریک تر (معمولاً 6 نانومتر تا 100 نانومتر) و توان خروجی بالاتر در مقایسه با منابع نور باند پهن سنتی و در عین حال انسجام پایینی داشته باشد.

ویژگی‌های طیفی آنها را می‌توان با استفاده از تکنیک‌های مشارکتی چند دستگاهی بیشتر بهینه کرد. به عنوان مثال، طرحی با استفاده از چهار تراشه SLED، از طریق کوپلینگ انتخابی طول موج، می‌تواند صافی طیفی را تا ≤3dB بهبود بخشد، باند C+L 1528nm-1603nm را پوشش دهد و الزامات تست سیستم‌های مالتی پلکسی تقسیم طول موج متراکم (DWDM) را برآورده کند.

II. ویژگی های محصول منابع نور پهن باند SLED

1. عملکرد طیفی: منابع نور باند پهن SLED معمولاً دارای پهنای باند 3dB از 40nm-100nm هستند، با طول موج‌های مرکزی که باندهای ارتباطی و حسگر معمولی مانند 850nm، 1310nm و 1550nm را پوشش می‌دهند. 

2. کنترل چگالی طیفی: با استفاده از فناوری مسطح طیفی، چگالی طیفی آن را می توان در محدوده -30dBm/nm تا -20dBm/nm کنترل کرد و از تعادل قدرت در سیستم های چند طول موج اطمینان حاصل کرد.

3. پایداری برق: با استفاده از مدارهای حلقه بسته ATC (کنترل خودکار دما) و APC (کنترل خودکار برق)، نوسانات برق کوتاه مدت ≤0.02dB (15 دقیقه) و نوسانات طولانی مدت ≤0.05dB (8 ساعت) است. به عنوان مثال، منبع نور SLED 1550 نانومتری Bocos Optoelectronics پایداری توان خروجی ≤±0.05dB/8 ساعت را در محدوده دمایی -20 تا 65 درجه سانتیگراد نشان می دهد.

4. طراحی ماژولار: بسته های دسکتاپ (260×285×115 میلی متر) و ماژولار (90×70×15 میلی متر) را ارائه می دهد که از رابط RS-232 و نرم افزار کامپیوتر میزبان برای تنظیم توان از راه دور، نظارت طیفی و تشخیص خطا پشتیبانی می کند.

III. حوزه های کاربردی منابع نور پهن باند SLED

1. سیستم های سنجش فیبر نوری

در سنجش فیبر نوری توزیع‌شده، انسجام پایین SLED می‌تواند نویز تداخلی ناشی از پراکندگی رایلی را حذف کند و وضوح فضایی را تا سطح میلی‌متری بهبود بخشد. به عنوان مثال، در نظارت بر نشت خط لوله نفت، یک منبع نور SLED 1550 نانومتری همراه با سنسور FBG می تواند تغییرات دمایی 0.1 درجه سانتیگراد را در محدوده 10 کیلومتری تشخیص دهد.

2. تصویربرداری پزشکی (OCT)

توموگرافی انسجام نوری (OCT) به طول پیوستگی و پایداری توان منبع نور متکی است. طول پیوستگی SLEDها (<100μm) بسیار کمتر از لیزرهای سنتی است و از تداخل مصنوع در تصویربرداری جلوگیری می کند. منبع نور SLED 850 نانومتری Bocos Optoelectronics در تجهیزات OCT چشمی اعمال شده است و به تصویربرداری لایه‌ای در سطح 10 میکرومتر از شبکیه دست می‌یابد.

3. تست ارتباطات نوری

در آزمایش دستگاه CWDM، ویژگی‌های طیفی گسترده SLEDها می‌توانند به طور همزمان باند 800-1650 نانومتر را پوشش دهند. همراه با یک طیف سنج با وضوح بالا، پارامترهایی مانند فاصله کانال و تلفات درج را می توان با دقت اندازه گیری کرد و راندمان آزمایش را بیش از 3 برابر بهبود بخشید. 4. تحقیقات دفاعی: منابع نور SLED با قطبش بالا را می توان در سیستم های تداخل سنج برای ژیروسکوپ های فیبر نوری استفاده کرد. ویژگی های کم نویز آنها (RIN <-140dB/Hz) می تواند دقت اندازه گیری سرعت زاویه ای را تا 0.01 درجه در ساعت بهبود بخشد.

IV. اشکال بسته بندی منابع نور پهن باند SLED

1. پکیج پروانه: بسته پروانه ای 14 پین، حاوی خنک کننده ترموالکتریک داخلی (TEC) و ایزولاتور نوری.

2. بسته دسکتاپ: منبع تغذیه، کنترل دما، و رابط های ارتباطی را یکپارچه می کند، از کنترل نرم افزار کامپیوتر میزبان پشتیبانی می کند، مناسب برای تحقیقات آزمایشگاهی و سناریوهای کالیبراسیون.بوکوسمنبع نور SLED 1550nm رومیزی (195(W)×220(D)×120(H)) مجهز به صفحه نمایش لمسی و عملکرد دکمه است که می تواند قدرت خروجی، طول موج و سایر پارامترها را در زمان واقعی نمایش دهد.

3. بسته مدولار: اندازه جمع و جور (125 (W) × 150 (D) × 20 (H))، می تواند به طور مستقیم در تجهیزات صنعتی یا ابزار آزمایش میدانی تعبیه شود و هزینه های یکپارچه سازی سیستم را کاهش دهد. این ماژول از منبع تغذیه AC 110 ~ 240 ولت یا DC 5V/4A پشتیبانی می کند و برای محیط های ذخیره سازی از -40 ℃ تا 85 ℃ مناسب است.