Anwendung

Superlumineszierende Leuchtdioden für OCT, Stromsensoren und FOG

2021-04-16

Shenzhen Box Optronics bietet 830 nm, 850 nm, 1290 nm, 1310 nm, 1450 nm, 1470 nm, 1545 nm, 1550 nm, 1580 nm, 1600 nm und 1610 nm Schlitten-Butterfly-Paket-Laserdiode und Treiberschaltung oder Schlittenmodul, Schlitten-Breitbandlichtquelle (Superlumineszenzdiode), 14-poliges Butterfly-Paket und 14-poliges DIL-Gehäuse. Niedrige, mittlere und hohe Ausgangsleistung, großer Spektrumbereich, erfüllen vollständig die Bedürfnisse verschiedener Benutzer. Geringe spektrale Fluktuation, geringes kohärentes Rauschen, Direktmodulation bis 622 MHz optional. Singlemode-Pigtail oder polarisationserhaltendes Pigtail sind für den Ausgang optional, 8-polig ist optional, integriertes PD ist optional und der optische Anschluss kann individuell angepasst werden. Die superlumineszierende Lichtquelle unterscheidet sich von anderen herkömmlichen Schlitten, die auf dem ASE-Modus basieren und eine Breitbandbandbreite bei hohem Strom ausgeben können. Eine niedrige Kohärenz reduziert das Rauschen der Rayleigh-Reflexion. Der Hochleistungs-Singlemode-Faserausgang verfügt gleichzeitig über ein breites Spektrum, wodurch das Empfangsrauschen unterdrückt und die räumliche Auflösung (für OCT) und die Erkennungsempfindlichkeit (für Sensor) verbessert werden. Es wird häufig in faseroptischen Stromsensoren, faseroptischen Stromsensoren, optischer und medizinischer OCT, optischen Fasergyroskopen, optischen Faserkommunikationssystemen usw. verwendet.

Im Vergleich zur allgemeinen Breitbandlichtquelle zeichnet sich das SLED-Lichtquellenmodul durch eine hohe Ausgangsleistung und eine breite Spektrumsabdeckung aus. Das Produkt verfügt über eine Desktop-Version (für Laboranwendungen) und eine modulare Version (für technische Anwendungen). Das Kernlichtquellengerät verfügt über einen speziellen Hochleistungsschlitten mit einer 3-dB-Bandbreite von mehr als 40 nm.

Die SLED-Breitbandlichtquelle ist eine Ultrabreitbandlichtquelle, die für spezielle Anwendungen wie optische Fasersensoren, faseroptische Gyroskope, Labore, Universitäten und Forschungsinstitute entwickelt wurde. Im Vergleich zur allgemeinen Lichtquelle zeichnet es sich durch eine hohe Ausgangsleistung und eine breite Spektrumsabdeckung aus. Durch die einzigartige Schaltungsintegration können mehrere Schlitten in einem Gerät untergebracht werden, um eine Abflachung des Ausgangsspektrums zu erreichen. Die einzigartigen ATC- und APC-Schaltkreise gewährleisten die Stabilität der Ausgangsleistung und des Spektrums, indem sie die Ausgabe des Schlittens steuern. Durch die Anpassung von APC kann die Ausgangsleistung in einem bestimmten Bereich angepasst werden.

Diese Art von Lichtquelle hat im Vergleich zur herkömmlichen Breitbandlichtquelle eine höhere Ausgangsleistung und deckt einen größeren Spektralbereich ab als die gewöhnliche Breitbandlichtquelle. Die Lichtquelle ist für technische Zwecke in Desktop-Lichtquellenmodule unterteilt. Während der allgemeinen Kernperiode werden spezielle Lichtquellen mit einer Bandbreite von mehr als 3 dB und einer Bandbreite von mehr als 40 nm verwendet, und die Ausgangsleistung ist sehr hoch. Durch die spezielle Schaltungsintegration können wir mehrere Ultrabreitband-Lichtquellen in einem Gerät verwenden, um so den Effekt eines flachen Spektrums sicherzustellen.

Die Strahlung einer solchen Ultrabreitband-Lichtquelle ist höher als die von Halbleiterlasern, jedoch niedriger als die von Halbleiter-Leuchtdioden. Aufgrund seiner besseren Eigenschaften werden nach und nach weitere Produktserien entwickelt. Ultrabreitband-Lichtquellen werden jedoch auch entsprechend der Polarisation der Lichtquellen in zwei Typen unterteilt: hohe Polarisation und niedrige Polarisation.

830 nm, 850 nm SLED-Diode für die optische Kohärenztomographie (OCT):

Die Technologie der optischen Kohärenztomographie (OCT) nutzt das Grundprinzip des Interferometers für schwach kohärentes Licht, um die Rückreflexion oder mehrere Streusignale von einfallendem schwach kohärentem Licht aus unterschiedlich tiefen Schichten biologischen Gewebes zu erfassen. Durch Scannen können zwei- oder dreidimensionale Strukturbilder von biologischem Gewebe gewonnen werden.

Im Vergleich zu anderen Bildgebungstechnologien wie Ultraschallbildgebung, Kernspintomographie (MRT), Röntgen-Computertomographie (CT) usw. weist die OCT-Technologie eine höhere Auflösung auf (mehrere Mikrometer). Gleichzeitig verfügt die OCT-Technologie im Vergleich zur konfokalen Mikroskopie, Multiphotonenmikroskopie und anderen ultrahochauflösenden Technologien über eine größere Tomographiefähigkeit. Man kann sagen, dass die OCT-Technologie die Lücke zwischen den beiden Arten der Bildgebungstechnologie schließt.

Aufbau und Prinzip der optischen Kohärenztomographie

Breitband-ASE-Spektrumsquellen (SLD) und optische Halbleiterverstärker mit breiter Verstärkung werden als Schlüsselkomponenten für OCT-Lichtmaschinen verwendet.

Das Herzstück der OCT ist das faseroptische Michelson-Interferometer. Das Licht der Superlumineszenzdiode (SLD) wird in die Singlemode-Faser eingekoppelt, die durch einen 2x2-Faserkoppler in zwei Kanäle aufgeteilt wird. Das eine ist das von der Linse kollimierte und vom Planspiegel zurückgegebene Referenzlicht; Das andere ist das von der Linse auf die Probe fokussierte Probenlicht.

Wenn der optische Wegunterschied zwischen dem vom Spiegel zurückgegebenen Referenzlicht und dem rückgestreuten Licht der gemessenen Probe innerhalb der Kohärenzlänge der Lichtquelle liegt, tritt die Interferenz auf. Das Ausgangssignal des Detektors spiegelt die rückgestreute Intensität des Mediums wider.

Der Spiegel wird abgetastet und seine räumliche Position aufgezeichnet, um das Referenzlicht mit dem zurückgestreuten Licht aus unterschiedlichen Tiefen im Medium zu interferieren. Abhängig von der Position des Spiegels und der Intensität des Interferenzsignals werden Messdaten unterschiedlicher Tiefen (z-Richtung) der Probe gewonnen. In Kombination mit der Abtastung des Probenstrahls in der X-Y-Ebene können durch Computerverarbeitung dreidimensionale Strukturinformationen der Probe gewonnen werden.

Das optische Kohärenztomographiesystem kombiniert die Eigenschaften der Interferenz geringer Kohärenz und der konfokalen Mikroskopie. Die im System verwendete Lichtquelle ist eine Breitbandlichtquelle, und die häufig verwendete Lichtquelle ist eine superstrahlende Leuchtdiode (SLD). Das von der Lichtquelle emittierte Licht bestrahlt die Probe und den Referenzspiegel durch den Probenarm bzw. den Referenzarm durch den 2 × 2-Koppler. Das reflektierte Licht in den beiden optischen Pfaden konvergiert im Koppler und das Interferenzsignal kann nur auftreten, wenn der optische Pfadunterschied zwischen den beiden Armen innerhalb einer kohärenten Länge liegt. Da es sich bei dem Probenarm des Systems um ein konfokales Mikroskopsystem handelt, weist gleichzeitig der vom Fokus des Detektionsstrahls zurückgegebene Strahl das stärkste Signal auf, wodurch der Einfluss des Streulichts der Probe außerhalb des Fokus beseitigt werden kann ist einer der Gründe, warum OCT eine leistungsstarke Bildgebung ermöglichen kann. Das Störsignal wird an den Detektor ausgegeben. Die Intensität des Signals entspricht der Reflexionsintensität der Probe. Nach der Verarbeitung durch die Demodulationsschaltung wird das Signal von der Erfassungskarte zur Graubilddarstellung an den Computer weitergeleitet.

1310 nm SLED-Diode für faseroptische Gyroskope

Eine wichtige Anwendung für SLED sind Navigationssysteme, beispielsweise in der Avionik, Luft- und Raumfahrt, See, Land und unter der Oberfläche, die faseroptische Gyroskope (FOGs) verwenden, um präzise Rotationsmessungen durchzuführen. FOGs messen die Sagnac-Phasenverschiebung der sich ausbreitenden optischen Strahlung entlang einer Glasfaserspule, wenn diese sich um die Wickelachse dreht. Wenn ein FOG in einem Navigationssystem montiert ist, verfolgt er Ausrichtungsänderungen.

Die Grundkomponenten eines FOG sind, wie gezeigt, eine Lichtquelle, eine Singlemode-Faserspule (könnte polarisationserhaltend sein), ein Koppler, ein Modulator und ein Detektor. Licht von der Quelle wird mithilfe des optischen Kopplers in entgegengesetzte Ausbreitungsrichtungen in die Faser eingekoppelt.

Bei ruhender Faserspule interferieren die beiden Lichtwellen am Detektor konstruktiv und am Demodulator entsteht ein maximales Signal. Wenn die Spule rotiert, nehmen die beiden Lichtwellen je nach Rotationsgeschwindigkeit unterschiedliche optische Weglängen ein. Der Phasenunterschied zwischen den beiden Wellen variiert die Intensität am Detektor und gibt Aufschluss über die Rotationsgeschwindigkeit.

Im Prinzip ist ein Gyroskop ein Richtungsinstrument, das die Eigenschaft nutzt, dass der Drehimpuls sehr groß ist und die Rotationsachse immer in eine stabile Richtung zeigt, wenn sich das Objekt mit hoher Geschwindigkeit dreht. Das traditionelle Trägheitsgyroskop bezieht sich hauptsächlich auf das mechanische Gyroskop. Das mechanische Gyroskop stellt hohe Anforderungen an die Prozessstruktur, die Struktur ist komplex und ihre Genauigkeit wird durch viele Aspekte eingeschränkt. Seit den 1970er Jahren ist die Entwicklung moderner Gyroskope in eine neue Phase eingetreten.

Das faseroptische Gyroskop (FOG) ist ein empfindliches Element, das auf einer optischen Faserspule basiert. Das von der Laserdiode emittierte Licht breitet sich entlang der optischen Faser in zwei Richtungen aus. Die Winkelverschiebung des Sensors wird durch unterschiedliche Lichtausbreitungswege bestimmt.

Aufbau und Prinzip der optischen Kohärenztomographie

1310-nm-SLED-Diode für faseroptische Stromsensoren

Faseroptische Stromsensoren sind resistent gegen Einflüsse magnetischer oder elektrischer Feldinterferenzen. Sie eignen sich daher ideal zur Messung elektrischer Ströme und Hochspannungen in Kraftwerken.

Faseroptische Stromsensoren sind in der Lage, bestehende, auf dem Hall-Effekt basierende Lösungen zu ersetzen, die dazu neigen, sperrig und schwer zu sein. Tatsächlich können solche, die für High-End-Ströme verwendet werden, bis zu 2000 kg wiegen, verglichen mit den Messköpfen von faseroptischen Stromsensoren, die weniger als 15 kg wiegen.

Glasfaser-Stromsensoren bieten den Vorteil einer vereinfachten Installation, einer höheren Genauigkeit und eines vernachlässigbaren Stromverbrauchs. Der Messkopf enthält normalerweise ein Halbleiterlichtquellenmodul, typischerweise eine SLED, das robust ist, in erweiterten Temperaturbereichen arbeitet, eine nachgewiesene Lebensdauer hat und kostengünstig ist

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