SLED 광대역 광원

광섬유 센서 네트워크가 교량의 구조적 상태를 모니터링하고 의료용 OCT 장비가 미크론 수준의 망막 병변을 캡처하는 시나리오에서 초광대역 스펙트럼, 낮은 일관성 및 높은 안정성을 갖춘 SLED 광대역 광원은 고정밀 광학 시스템을 지원하는 핵심 구성 요소가 되었습니다. 레이저 다이오드와 발광 다이오드 사이의 특수 광원인 이 장치는 고유한 발광 메커니즘과 회로 설계를 통해 산업 모니터링, 생물 의학 및 국방 연구에 대체할 수 없는 광학 솔루션을 제공합니다.

I. SLED 광대역 광원의 정의 및 발광 원리

SLED 광대역 광원은 기본적으로 초발광 발광 다이오드입니다. 핵심 구조는 III-V 화합물 반도체(예: GaAs 및 InP)로 만들어진 PN 접합으로 구성됩니다. PN 접합에 순방향 바이어스 전압을 인가하면 N 영역에서 P 영역으로 전자가 주입되고, P 영역에서 N 영역으로 정공이 주입됩니다. 소수 캐리어가 다수 캐리어와 재결합할 때 광자가 방출됩니다. 일반 LED의 무작위 자연 방출과 달리 SLED는 최적화된 활성 영역 구조(예: 양자 우물 및 변형층)를 통해 전파 중에 광자가 부분 유도 방출을 겪을 수 있습니다. 이를 통해 낮은 일관성을 유지하면서 기존 광대역 광원에 비해 더 좁은 스펙트럼 대역폭(일반적으로 6nm~100nm)과 더 높은 출력 전력을 허용합니다.

다중 장치 협업 기술을 사용하여 스펙트럼 특성을 더욱 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, 파장 선택 결합을 통해 4개의 SLED 칩을 사용하는 방식은 스펙트럼 평탄도를 3dB 이하로 향상시켜 1528nm~1603nm의 C+L 대역을 포괄하여 DWDM(고밀도 파장 분할 다중화) 시스템의 테스트 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

II. SLED 광대역 광원의 제품 특징

1. 스펙트럼 성능: SLED 광대역 광원은 일반적으로 40nm~100nm의 3dB 대역폭을 가지며, 중심 파장은 850nm, 1310nm 및 1550nm와 같이 일반적으로 사용되는 통신 및 감지 대역을 포괄합니다. 

2. 스펙트럼 밀도 제어: 스펙트럼 평탄화 기술을 활용하여 스펙트럼 밀도를 -30dBm/nm ~ -20dBm/nm 범위 내에서 제어할 수 있어 다중 파장 시스템에서 전력 균형을 보장합니다.

3. 전력 안정성: ATC(자동 온도 제어) 및 APC(자동 전력 제어) 폐쇄 루프 회로를 사용하여 단기 전력 변동은 0.02dB(15분) 이하, 장기 변동은 0.05dB(8시간) 이하입니다. 예를 들어 Bocos Optoelectronics의 1550nm SLED 광원은 -20℃~65℃의 작동 온도 범위 내에서 ≤±0.05dB/8시간의 출력 전력 안정성을 나타냅니다.

4. 모듈형 설계: 데스크톱(260×285×115mm) 및 모듈형(90×70×15mm) 패키지를 모두 제공하며 원격 전원 조정, 스펙트럼 모니터링 및 오류 진단을 위한 RS-232 인터페이스와 호스트 컴퓨터 소프트웨어를 지원합니다.

III. SLED 광대역 광원의 응용 분야

1. 광섬유 감지 시스템

분산 광섬유 감지에서 SLED의 낮은 일관성은 레일리 산란으로 인한 간섭 잡음을 제거하여 공간 분해능을 밀리미터 수준으로 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 송유관 누출 모니터링에서 FBG 센서와 결합된 1550nm SLED 광원은 10km 범위 내에서 0.1℃의 온도 변화를 감지할 수 있습니다.

2. 의료영상(OCT)

OCT(광간섭 단층촬영)는 광원의 간섭 길이와 전력 안정성에 의존합니다. SLED의 일관성 길이(<100μm)는 기존 레이저의 일관성 길이보다 훨씬 낮아 이미징 시 아티팩트 간섭을 방지합니다. Bocos Optoelectronics의 850nm SLED 광원이 안과용 OCT 장비에 적용되어 10μm 수준의 망막 이미징을 구현했습니다.

3. 광통신 테스트

CWDM 장치 테스트에서 SLED의 광범위한 스펙트럼 특성은 800nm-1650nm 대역을 동시에 포괄할 수 있습니다. 고해상도 분광계와 결합하면 채널 간격, 삽입 손실 등의 매개변수를 정확하게 측정할 수 있어 테스트 효율성이 3배 이상 향상됩니다. 4. 국방 연구: 광섬유 자이로스코프용 간섭계 시스템에 고편광 SLED 광원을 사용할 수 있습니다. 저잡음 특성(RIN < -140dB/Hz)은 각속도 측정 정확도를 0.01°/h까지 향상시킬 수 있습니다.

IV. SLED 광대역 광원의 패키징 형태

1. 버터플라이 패키지: TEC(열전 냉각기) 및 광 아이솔레이터가 내장된 14핀 버터플라이 패키지입니다.

2. 데스크탑 패키지: 전원 공급 장치, 온도 제어 및 통신 인터페이스를 통합하여 실험실 연구 및 교정 시나리오에 적합한 호스트 컴퓨터 소프트웨어 제어를 지원합니다.보코스데스크탑 1550nm SLED(195(W)×220(D)×120(H)) 광원에는 터치 스크린과 버튼 작동 기능이 탑재되어 출력 전력, 파장 및 기타 매개변수를 실시간으로 표시할 수 있습니다.

3. 모듈형 패키지: 컴팩트한 크기(125(W)×150(D)×20(H)), 산업 장비 또는 현장 테스트 장비에 직접 내장할 수 있어 시스템 통합 비용이 절감됩니다. 이 모듈은 AC 110~240V 또는 DC 5V/4A 전원 공급을 지원하며 -40℃ ~ 85℃ 범위의 보관 환경에 적합합니다.