用于OCT、电流传感器和FOG的超发光二极管
发布:博科斯光电  时间:2023-05-04  浏览:962

与一般宽带光源相比,SLED光源模组具有输出功率高、光谱覆盖范围广等特点。产品有台式(实验室应用)和模块化(工程应用)两种。核心光源装置采用特殊的高输出功率雪橇,3dB带宽超过40nm。

SLED宽带光源是专为光纤传感、光纤陀螺仪、实验室、大学和研究所等特殊应用而设计的超宽带光源。与一般光源相比,具有输出功率高、光谱覆盖范围广等特点。通过独特的电路集成,它可以在一个设备中放置多个雪橇,以实现输出频谱平坦化。独特的ATC和APC电路通过控制雪橇的输出来保证输出功率和频谱的稳定性。通过调节APC,可以在一定范围内调节输出功率。

这种光源在传统宽带光源的基础上具有更高的输出功率,比普通宽带光源覆盖的光谱范围更广。光源分为工程用桌面光源模块。一般核心时期,使用带宽超过3dB、带宽超过40nm的特殊光源,输出功率非常高。在特殊的电路集成下,我们可以在一个设备中使用多个超宽带光源,从而保证平坦光谱的效果。

这种超宽带光源的辐射高于半导体激光器,但低于半导体发光二极管。由于其较好的特性,逐渐衍生出更多的系列产品。但超宽带光源也根据光源的偏振态分为高偏振态和低偏振态两种。

用于光学相干断层扫描 (OCT) 的 830nm、850nm SLED 二极管:

光学相干断层扫描(OCT)技术利用弱相干光干涉仪的基本原理,检测来自生物组织不同深度层的入射弱相干光的背反射或多次散射信号。通过扫描,可以获得生物组织的二维或三维结构图像。

与超声成像、核磁共振成像(MRI)、X射线计算机断层扫描(CT)等其他成像技术相比,OCT技术具有更高的分辨率(数微米)。同时,与共聚焦显微镜、多光子显微镜等超高分辨率技术相比,OCT技术具有更强的层析成像能力。可以说OCT技术填补了这两种成像技术之间的空白。

光学相干断层扫描的结构与原理

宽 ASE 光谱源 (SLD) 和宽增益半导体光放大器用作 OCT 光引擎的关键组件。

OCT的核心是光纤迈克尔逊干涉仪。来自超发光二极管(SLD)的光被耦合到单模光纤中,单模光纤被2x2光纤耦合器分成两个通道。一种是经透镜准直后从平面镜返回的参考光;另一种是透镜聚焦到样品上的采样光。

当反射镜返回的参考光与被测样品的后向散射光的光程差在光源的相干长度内时,就会发生干涉。检测器的输出信号反映了介质的背散射强度。

扫描镜子并记录其空间位置,使参考光与来自介质不同深度的背向散射光发生干涉。根据反射镜的位置和干涉信号的强弱,得到样品不同深度(z方向)的测量数据。结合样品光束在XY平面内的扫描,通过计算机处理可以得到样品的三维结构信息。

光学相干断层扫描系统结合了低相干干涉和共聚焦显微镜的特点。系统中使用的光源是宽带光源,常用的是超辐射发光二极管(SLD)。光源发出的光通过2×2耦合器分别通过样品臂和参考臂照射样品和参考镜。两条光路中的反射光在耦合器中会聚,只有当两臂之间的光程差在相干长度内时才会产生干涉信号。同时,由于系统的样品臂为共焦显微镜系统,从检测光束焦点返回的光束信号最强,可以消除焦点外样品散射光的影响,这也是OCT能够具有高性能成像的原因之一。干扰信号输出到检测器。信号强度对应于样品的反射强度。信号经解调电路处理后由采集卡采集到计算机进行灰度成像。

用于光纤陀螺仪的 1310nm SLED 二极管

SLED 的一个关键应用是导航系统,例如航空电子、航空航天、海洋、陆地和地下的导航系统,它们使用光纤陀螺仪 (FOG) 进行精确的旋转测量,FOG 测量光辐射传播的 Sagnac 相移当光纤线圈绕缠绕轴旋转时,它会沿着光纤线圈移动。当 FOG 安装在导航系统中时,它会跟踪方向的变化。

如图所示,FOG 的基本组件是光源、单模光纤线圈(可以保偏)、耦合器、调制器和检测器。使用光耦合器,来自光源的光以反向传播方向注入光纤。

当光纤线圈静止时,两个光波在检测器处相长干涉,并且在解调器处产生最大信号。当线圈旋转时,两个光波采用不同的光程长度,这取决于旋转速率。两个波之间的相位差会改变检测器的强度,并提供有关旋转速率的信息。

从原理上讲,陀螺仪是利用物体高速旋转时,角动量很大,旋转轴始终稳定指向一个方向而制成的定向仪器。传统的惯性陀螺仪主要是指机械陀螺仪。机械陀螺仪对工艺结构要求高,结构复杂,精度受多方面制约。20世纪70年代以来,现代陀螺仪的发展进入了一个新的阶段。

光纤陀螺仪(FOG)是一种基于光纤线圈的敏感元件。激光二极管发出的光沿光纤沿两个方向传播。传感器的角位移由不同的光传播路径决定。

光学相干断层扫描的结构与原理

用于光纤电流传感器的 1310nm SLED 二极管

光纤电流传感器可抵抗磁场或电场干扰的影响。因此,它们非常适合测量发电站中的电流和高压。

光纤电流传感器能够取代现有的基于霍尔效应的解决方案,这些解决方案往往体积庞大且笨重。事实上,与重量不到 15 千克的光纤电流传感器传感头相比,用于高端电流的传感器重达 2000 千克。

光纤电流传感器具有安装简单、精度高和功耗可忽略不计的优点。传感头通常包含一个半导体光源模块,通常是 SLED,它坚固耐用,可在扩展的温度范围内工作,已验证使用寿命,并且成本低

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