SLEDブロードバンド光源

光ファイバーセンサーネットワークが橋の構造健全性を監視し、医療用 OCT 機器がミクロンレベルの網膜病変を捕捉するシナリオでは、超広帯域スペクトル、低コヒーレンス、高い安定性を備えた SLED ブロードバンド光源が、高精度光学システムをサポートするコアコンポーネントとなっています。レーザー ダイオードと発光ダイオードの間の特殊な光源として、これらのデバイスは、独自の発光メカニズムと回路設計を通じて、産業監視、生物医学、および国防研究にとってかけがえのない光学ソリューションを提供します。

I. SLED広帯域光源の定義と発光原理

SLED ブロードバンド光源は、本質的にはスーパールミネッセンス発光ダイオードです。そのコア構造は、III-V 族化合物半導体 (GaAs や InP など) で作られた PN 接合で構成されています。 PN 接合に順バイアス電圧が印加されると、電子が N 領域から P 領域に注入され、正孔が P 領域から N 領域に注入されます。少数キャリアが多数キャリアと再結合すると、光子が放出されます。通常の LED のランダムな自然放出とは異なり、SLED は、最適化された活性領域構造 (量子井戸や歪み層など) により、伝播中に光子が部分的に誘導放出されることを可能にします。これにより、低いコヒーレンスを維持しながら、従来の広帯域光源と比較して、より狭いスペクトル帯域幅 (通常 6nm ～ 100nm) とより高い出力パワーが可能になります。

それらのスペクトル特性は、マルチデバイスの協調技術を使用してさらに最適化できます。たとえば、波長選択結合により 4 つの SLED チップを使用するスキームは、スペクトル平坦性を 3dB 以下に改善し、1528nm ～ 1603nm の C+L 帯域をカバーし、高密度波長分割多重 (DWDM) システムのテスト要件を満たします。

II. SLED広帯域光源の製品特長

1. スペクトル性能: SLED ブロードバンド光源は通常 40nm ～ 100nm の 3dB 帯域幅を持ち、中心波長は 850nm、1310nm、1550nm などの一般的に使用される通信およびセンシング帯域をカバーします。 

2. スペクトル密度制御: スペクトル平坦化技術を利用して、スペクトル密度を -30dBm/nm ～ -20dBm/nm の範囲内で制御でき、多波長システムでのパワーバランスを確保します。

3. 電力安定性: ATC (自動温度制御) および APC (自動電力制御) 閉ループ回路を採用し、短期電力変動は ≤0.02dB (15 分)、長期変動は ≤0.05dB (8 時間) です。たとえば、Bocos Optoelectronics の 1550nm SLED 光源は、-20℃ ～ 65℃ の動作温度範囲内で出力電力安定性 ≤±0.05dB/8 時間を示します。

4. モジュラー設計: デスクトップ (260×285×115mm) とモジュラー (90×70×15mm) パッケージの両方を提供し、RS-232 インターフェイスと、リモート電力調整、スペクトル監視、障害診断用のホスト コンピューター ソフトウェアをサポートします。

Ⅲ． SLED広帯域光源の応用分野

1. 光ファイバーセンシングシステム

分散型光ファイバーセンシングでは、SLED のコヒーレンスが低いため、レイリー散乱によって引き起こされる干渉ノイズが除去され、空間分解能がミリメートルレベルまで向上します。たとえば、石油パイプラインの漏れ監視では、1550nm SLED光源とFBGセンサーを組み合わせることで、10kmの範囲内で0.1℃の温度変化を検出できます。

2. 医用画像処理（OCT）

光コヒーレンストモグラフィー (OCT) は、光源のコヒーレンス長とパワーの安定性に依存します。 SLED のコヒーレンス長 (<100μm) は従来のレーザーのコヒーレンス長よりもはるかに短く、イメージングにおけるアーティファクト干渉を回避します。ボコス オプトエレクトロニクスの 850nm SLED 光源は眼科用 OCT 装置に適用され、網膜の 10μm レベルの積層イメージングを実現しました。

3. 光通信試験

CWDM デバイスのテストでは、SLED の幅広いスペクトル特性により、800nm ～ 1650nm の帯域を同時にカバーできます。高分解能分光計と組み合わせることで、チャネル間隔や挿入損失などのパラメータを正確に測定できるため、テスト効率が 3 倍以上向上します。 4. 防衛研究: 高偏光 SLED 光源は、光ファイバー ジャイロスコープの干渉計システムで使用できます。低ノイズ特性 (RIN < -140dB/Hz) により、角速度測定精度が 0.01°/h まで向上します。

IV. SLED広帯域光源のパッケージ形態

1. バタフライパッケージ: 熱電冷却器 (TEC) と光アイソレータを内蔵した 14 ピン バタフライ パッケージ。

2. デスクトップ パッケージ: 電源、温度制御、および通信インターフェイスを統合し、ホスト コンピューター ソフトウェア制御をサポートし、研究室の研究および校正シナリオに適しています。ボコスデスクトップ1550nm SLED (195(W)×220(D)×120(H))光源には、タッチスクリーンとボタン操作が装備されており、出力パワー、波長、その他のパラメータをリアルタイムで表示できます。

3. モジュラーパッケージ：コンパクトサイズ（125(W)×150(D)×20(H)）で、産業機器やフィールド試験装置に直接組み込むことができ、システム統合コストを削減します。このモジュールはAC 110～240VまたはDC 5V/4A電源に対応しており、-40℃～85℃の保管環境に適しています。