In Szenarien, in denen faseroptische Sensornetzwerke den strukturellen Zustand von Brücken überwachen und medizinische OCT-Geräte Netzhautläsionen im Mikrometerbereich erfassen, sind SLED-Breitbandlichtquellen mit ihrem extrem breiten Spektrum, ihrer geringen Kohärenz und ihrer hohen Stabilität zu Kernkomponenten für hochpräzise optische Systeme geworden. Als spezielle Lichtquelle zwischen Laserdioden und Leuchtdioden bieten diese Geräte durch ihren einzigartigen Lichtemissionsmechanismus und ihr Schaltungsdesign unersetzliche optische Lösungen für die industrielle Überwachung, Biomedizin und nationale Verteidigungsforschung.
Eine SLED-Breitbandlichtquelle ist im Wesentlichen eine superlumineszierende Leuchtdiode. Seine Kernstruktur besteht aus einem PN-Übergang aus III-V-Verbindungshalbleitern (wie GaAs und InP). Wenn an den PN-Übergang eine Durchlassvorspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem N-Bereich in den P-Bereich und Löcher aus dem P-Bereich in den N-Bereich injiziert. Photonen werden freigesetzt, wenn Minderheitsträger mit Mehrheitsträgern rekombinieren. Im Gegensatz zur zufälligen spontanen Emission gewöhnlicher LEDs ermöglichen SLEDs durch optimierte aktive Regionsstrukturen (wie Quantentöpfe und gespannte Schichten) Photonen eine teilweise stimulierte Emission während der Ausbreitung. Dies ermöglicht eine schmalere spektrale Bandbreite (typischerweise 6–100 nm) und eine höhere Ausgangsleistung im Vergleich zu herkömmlichen Breitbandlichtquellen bei gleichzeitig geringer Kohärenz.
Ihre spektralen Eigenschaften können mithilfe geräteübergreifender Kooperationstechniken weiter optimiert werden. Beispielsweise kann ein Schema mit vier SLED-Chips durch wellenlängenselektive Kopplung die spektrale Ebenheit auf ≤3 dB verbessern und das C+L-Band von 1528 nm bis 1603 nm abdecken und so die Testanforderungen von DWDM-Systemen (Dense Wavelength Division Multiplexing) erfüllen.
1. Spektrale Leistung: SLED-Breitbandlichtquellen haben typischerweise eine 3-dB-Bandbreite von 40 nm bis 100 nm, wobei die zentralen Wellenlängen häufig verwendete Kommunikations- und Erfassungsbänder wie 850 nm, 1310 nm und 1550 nm abdecken.
2. Steuerung der Spektraldichte: Mithilfe der Spektralabflachungstechnologie kann die Spektraldichte im Bereich von -30 dBm/nm bis -20 dBm/nm gesteuert werden, wodurch ein Leistungsgleichgewicht in Systemen mit mehreren Wellenlängen gewährleistet wird.
3. Leistungsstabilität: Durch den Einsatz von ATC- (Automatic Temperature Control) und APC- (Automatic Power Control) Regelkreisen betragen kurzfristige Leistungsschwankungen ≤0,02 dB (15 Minuten) und langfristige Schwankungen ≤0,05 dB (8 Stunden). Beispielsweise weist die 1550-nm-SLED-Lichtquelle von Bocos Optoelectronics eine Ausgangsleistungsstabilität von ≤ ±0,05 dB/8 Stunden in einem Betriebstemperaturbereich von -20 °C bis 65 °C auf.
4. Modulares Design: Bietet sowohl Desktop-Pakete (260 × 285 × 115 mm) als auch modulare Pakete (90 × 70 × 15 mm) und unterstützt die RS-232-Schnittstelle und Host-Computer-Software für die Fernleistungsanpassung, Spektralüberwachung und Fehlerdiagnose.
1. Faseroptische Sensorsysteme
Bei der verteilten faseroptischen Sensorik kann die geringe Kohärenz von SLEDs durch Rayleigh-Streuung verursachtes Interferenzrauschen eliminieren und so die räumliche Auflösung auf den Millimeterbereich verbessern. Beispielsweise kann bei der Lecküberwachung von Ölpipelines eine 1550-nm-SLED-Lichtquelle in Kombination mit einem FBG-Sensor Temperaturänderungen von 0,1 °C innerhalb einer Reichweite von 10 km erkennen.
2. Medizinische Bildgebung (OCT)
Die optische Kohärenztomographie (OCT) basiert auf der Kohärenzlänge und der Leistungsstabilität der Lichtquelle. Die Kohärenzlänge von SLEDs (<100 μm) ist viel geringer als die von herkömmlichen Lasern, wodurch Artefaktinterferenzen bei der Bildgebung vermieden werden. Die 850-nm-SLED-Lichtquelle von Bocos Optoelectronics wurde in ophthalmologischen OCT-Geräten eingesetzt und ermöglichte eine schichtweise Darstellung der Netzhaut im 10-μm-Bereich.
3. Optische Kommunikationstests
Beim Testen von CWDM-Geräten können die breiten spektralen Eigenschaften von SLEDs gleichzeitig das 800-nm-1650-nm-Band abdecken. In Kombination mit einem hochauflösenden Spektrometer können Parameter wie Kanalabstand und Einfügedämpfung genau gemessen werden, wodurch die Testeffizienz um mehr als das Dreifache verbessert wird. 4. Verteidigungsforschung: Hochpolarisierte SLED-Lichtquellen können in Interferometersystemen für faseroptische Gyroskope verwendet werden. Ihre rauscharmen Eigenschaften (RIN < -140 dB/Hz) können die Genauigkeit der Winkelgeschwindigkeitsmessung auf 0,01°/h verbessern.
1. Butterfly-Gehäuse: 14-poliges Butterfly-Gehäuse mit integriertem thermoelektrischen Kühler (TEC) und optischem Isolator.
2. Desktop-Paket: Integriert Stromversorgung, Temperaturregelung und Kommunikationsschnittstellen und unterstützt die Softwaresteuerung des Host-Computers, geeignet für Laborforschungs- und Kalibrierungsszenarien.BocosDie Desktop-1550-nm-SLED-Lichtquelle (195 (B) × 220 (T) × 120 (H)) ist mit einem Touchscreen und einer Tastenbedienung ausgestattet, die Ausgangsleistung, Wellenlänge und andere Parameter in Echtzeit anzeigen kann.
3. Modulares Paket: Kompakte Größe (125 (B) × 150 (T) × 20 (H)), kann direkt in Industrieanlagen oder Feldtestinstrumente eingebettet werden, wodurch die Systemintegrationskosten gesenkt werden. Das Modul unterstützt die Stromversorgung AC 110~240 V oder DC 5 V/4 A und ist für Lagerumgebungen von -40 °C bis 85 °C geeignet.
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