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-Schmetterlingspaket-Laserdiode und Treiberschaltung oder Schlittenmodul, Schlitten-Breitband-Lichtquelle (Superlumineszenz-Diode), 14-Pin-Butterband und 14-poliges DIL-Paket. Niedrige, mittlere und hohe Ausgangsleistung, breites Spektrum, erfüllen die Anforderungen verschiedener Benutzer voll und ganz. Geringe spektrale Schwankung, geringes kohärentes Rauschen, direkte Modulation bis 622 MHz optional. Single-Mode-Pigtail oder polarisationserhaltender Pigtail sind für die Ausgabe optional, 8-Pin ist optional, integrierte PD ist optional und der optische Anschluss kann angepasst werden. Die superlumineszierende Lichtquelle unterscheidet sich von anderen herkömmlichen Schlitten, die auf dem ASE-Modus basieren und Breitbandbandbreite bei hohem Strom ausgeben können. Geringe Kohärenz reduziert das Rayleigh-Reflexionsrauschen. Der Hochleistungs-Single-Mode-Faserausgang verfügt gleichzeitig über ein breites Spektrum, das das Empfangsrauschen aufhebt und die räumliche Auflösung (für OCT) und die Erkennungsempfindlichkeit (für Sensor) verbessert. Es ist weit verbreitet in der faseroptischen Stromerfassung, faseroptischen Stromsensoren, optischen und medizinischen OCT, optischen Faserkreiseln, optischen Faserkommunikationssystemen und so weiter.

Im Vergleich zur allgemeinen Breitbandlichtquelle weist das SLED-Lichtquellenmodul die Eigenschaften einer hohen Ausgangsleistung und einer breiten Spektrumabdeckung auf. Das Produkt verfügt über einen Desktop (für Laboranwendungen) und einen modularen (für technische Anwendungen). Das Kernlichtquellengerät verwendet einen speziellen Schlitten mit hoher Ausgangsleistung und einer 3DB-Bandbreite von mehr als 40 nm.

Die SLED-Breitbandlichtquelle ist eine Ultra-Breitband-Lichtquelle, die für spezielle Anwendungen wie Lichtwellenleitermessung, Glasfaserkreisel, Labor, Universität und Forschungsinstitut entwickelt wurde. Im Vergleich zur allgemeinen Lichtquelle weist es die Eigenschaften einer hohen Ausgangsleistung und einer breiten Spektrumabdeckung auf. Durch die einzigartige Schaltungsintegration können mehrere Schlitten in einem Gerät platziert werden, um die Abflachung des Ausgangsspektrums zu erreichen. Die einzigartigen ATC- und APC-Schaltungen gewährleisten die Stabilität der Ausgangsleistung und des Spektrums, indem sie die Leistung des Schlittens steuern. Durch Einstellen von APC kann die Ausgangsleistung in einem bestimmten Bereich eingestellt werden.

Diese Art von Lichtquelle hat eine höhere Ausgangsleistung auf der Basis der herkömmlichen Breitbandlichtquelle und deckt einen größeren Spektralbereich ab als die gewöhnliche Breitbandlichtquelle. Die Lichtquelle ist für technische Zwecke in ein Desktop-Lichtquellenmodul 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. Im Rahmen der speziellen Schaltungsintegration können wir mehrere Ultra-Breitband-Lichtquellen in einem Gerät verwenden, um den Effekt des flachen Spektrums sicherzustellen.

Die Strahlung dieser Art von Ultra-Breitband-Lichtquelle ist höher als die von Halbleiterlasern, aber niedriger als die von Halbleiter-Leuchtdioden. Aufgrund seiner besseren Eigenschaften werden nach und nach mehr Produktreihen abgeleitet. Ultra-Breitband-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 optische Kohärenztomographie (OCT) nutzt das Grundprinzip eines Interferometers für schwach kohärentes Licht, um die Rückreflexion oder mehrere Streusignale von einfallendem schwach kohärentem Licht aus verschiedenen Tiefenschichten biologischen Gewebes zu erfassen. Durch Scannen können zweidimensionale oder dreidimensionale Strukturbilder von biologischem Gewebe erhalten werden.

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

Struktur und Prinzip der optischen Kohärenztomographie

Breitband-ASE-Spektrumquellen (SLD) und optische Halbleiterverstärker mit breiter Verstärkung werden als Schlüsselkomponenten für OCT-Light-Engines verwendet.

Der Kern von OCT ist das Michelson-Interferometer für optische Fasern. Das Licht der Superlumineszenzdiode (SLD) wird in die Einmodenfaser eingekoppelt, die durch einen 2x2-Faserkoppler in zwei Kanäle unterteilt ist. Eines ist das Referenzlicht, das von der Linse kollimiert und vom Planspiegel zurückgegeben wird; Das andere ist das von der Linse auf die Probe fokussierte Abtastlicht.

Wenn die optische Wegdifferenz zwischen dem vom Spiegel zurückgegebenen Referenzlicht und dem rückgestreuten Licht der gemessenen Probe innerhalb der kohärenten Länge 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 wird aufgezeichnet, damit das Referenzlicht das rückgestreute Licht aus verschiedenen Tiefen des Mediums stört. Entsprechend der Position des Spiegels und der Intensität des Interferenzsignals werden die gemessenen Daten unterschiedlicher Tiefen (z-Richtung) der Probe erhalten. In Kombination mit dem Abtasten des Probenstrahls in der X-Y-Ebene kann die dreidimensionale Strukturinformation der Probe durch Computerverarbeitung erhalten werden.

Das optische Kohärenztomographiesystem kombiniert die Eigenschaften von Interferenzen mit geringer Kohärenz und konfokaler Mikroskopie. Die in dem System verwendete Lichtquelle ist eine Breitbandlichtquelle, und die üblicherweise verwendete ist eine Super-Strahlungs-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 die optische Wegdifferenz zwischen den beiden Armen innerhalb einer kohärenten Länge liegt. Da der Probenarm des Systems ein konfokales Mikroskopsystem ist, hat der vom Fokus des Detektionsstrahls zurückgegebene Strahl gleichzeitig das stärkste Signal, wodurch der Einfluss des gestreuten Lichts der Probe außerhalb des Fokus beseitigt werden kann ist einer der Gründe, warum OCT eine Hochleistungsbildgebung bieten kann. Das Interferenzsignal wird an den Detektor ausgegeben. Die Intensität des Signals entspricht der Reflexionsintensität der Probe. Nach der Verarbeitung der Demodulationsschaltung wird das Signal von der Erfassungskarte zur grauen Bildgebung an den Computer gesammelt.

1310-nm-SLED-Diode für Glasfaserkreisel

Eine Schlüsselanwendung für SLED sind Navigationssysteme wie Avionik, Luft- und Raumfahrt, Meer, Land und Untergrund, die faseroptische Gyroskope (FOGs) verwenden, um präzise Rotationsmessungen durchzuführen. FOGs messen die Sagnac-Phasenverschiebung der Ausbreitung optischer Strahlung entlang einer Glasfaserspule, wenn sie sich um die Wicklungsachse dreht. Wenn ein NEBEL in einem Navigationssystem montiert ist, verfolgt er Änderungen in der Ausrichtung.

Die Grundkomponenten eines FOG sind, wie gezeigt, eine Lichtquelle, eine Einmoden-Faserspule (könnte polarisationserhaltend sein), ein Koppler, ein Modulator und ein Detektor. Licht von der Quelle wird unter Verwendung des optischen Kopplers in entgegengesetzten Ausbreitungsrichtungen in die Faser injiziert.

Wenn die Faserspule in Ruhe ist, interferieren die beiden Lichtwellen konstruktiv am Detektor und am Demodulator wird ein maximales Signal erzeugt. Wenn sich die Spule dreht, nehmen die beiden Lichtwellen unterschiedliche optische Weglängen an, die von der Rotationsrate abhängen. Die Phasendifferenz zwischen den beiden Wellen variiert die Intensität am Detektor und gibt Auskunft über die Rotationsrate.

Im Prinzip ist das Gyroskop ein Richtungsinstrument, das unter Verwendung der Eigenschaft hergestellt wird, dass bei einer Drehung des Objekts mit hoher Geschwindigkeit der Drehimpuls sehr groß ist und die Drehachse immer stabil in eine Richtung zeigt. Das traditionelle Trägheitsgyroskop bezieht sich hauptsächlich auf das mechanische Gyroskop. Das mechanische Gyroskop stellt hohe Anforderungen an die Prozessstruktur, und die Struktur ist komplex und ihre Genauigkeit wird durch viele Aspekte eingeschränkt. Seit den 1970er Jahren hat die Entwicklung des modernen Gyroskops ein neues Stadium erreicht.

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.

Struktur und Prinzip der optischen Kohärenztomographie

1310-nm-SLED-Diode für Glasfaser-Stromsensoren

Lichtwellenleiter-Stromsensoren sind beständig gegen Einflüsse von Störungen durch magnetische oder elektrische Felder. Folglich sind sie ideal für die Messung von elektrischen Strömen und hohen Spannungen in elektrischen Kraftwerken.

Glasfaser-Stromsensoren können vorhandene Lösungen auf der Grundlage des Hall-Effekts ersetzen, die in der Regel sperrig und schwer sind. Tatsächlich können diejenigen, die für High-End-Ströme verwendet werden, bis zu 2000 kg wiegen, verglichen mit Messköpfen für faseroptische Stromsensoren, die weniger als 15 kg wiegen.

Glasfaserstromsensoren haben den Vorteil einer vereinfachten Installation, einer höheren Genauigkeit und eines vernachlässigbaren Stromverbrauchs. Der Sensorkopf enthält normalerweise ein Halbleiterlichtquellenmodul, typischerweise einen SLED, der robust ist, in erweiterten Temperaturbereichen arbeitet, eine verifizierte Lebensdauer aufweist und kostenpflichtig ist

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