Что такое источник света SLD?

Что такое источник света SLD?

Источник света SLD — это широкополосный источник света, обладающий характеристиками как светодиода (LED), так и полупроводникового лазера (LD).

SLD означает «суперлюминесцентный диод» и сочетает в себе широкий спектр, как у светодиода, и высокую яркость, как у полупроводникового лазера.

Однако, в отличие от полупроводниковых лазеров, SLD также характеризуются низкой когерентностью. Благодаря этим характеристикам SLD широко используются в измерительных машинах и сенсорных устройствах.

Применение источников света SLD

Источники света SLD используются в следующем оборудовании, используя преимущества двух характеристик светодиодов и LD.

OCT

OCT, также называемая оптической когерентной томографией, представляет собой прибор, который использует световую интерференцию для измерения томографического изображения объекта. Он может измерять внутреннюю часть объекта, не касаясь его. По сравнению с рентгеновскими лучами, которые также могут наблюдать внутреннюю часть объекта, OCT имеет более высокое разрешение и не имеет риска воздействия радиации.

Атомно-силовой микроскоп

Это микроскоп, который наблюдает за состоянием поверхности, перемещая указатель по поверхности материала и измеряя межатомную силу между указателем и материалом. По сравнению с оптическим микроскопом, он имеет очень высокое разрешение и может даже проверять неровности на атомном уровне на поверхности.

Принцип источников света SLD

В этом разделе описывается принцип, лежащий в основе света, излучаемого источником света SLD.

Подобно светодиодам и LD, источники света SLD излучают свет, когда к pn-переходу приложено прямое напряжение. Когда они возбуждены, в зоне проводимости находится много электронов, а в валентной зоне — дырок. Энергия, генерируемая в процессе рекомбинации этих электронов и дырок, излучается в виде света.

Таким образом, SLD, как и светодиоды и LD, генерируют свет, но они отличаются от них тем, что усиливают генерируемый свет. Спектральная ширина SLD шире, чем у LD, но уже, чем у LED. Таким образом, SLD могут иметь характеристики, которые находятся где-то между характеристиками LED и LD.

Этот принцип позволяет SLD излучать свет с широким спектром, как светодиоды, и когерентностью, как лазерные диоды, что делает их идеальным источником света для медицинских и исследовательских целей.

Применение источника света SLD для ОКТ

ОКТ означает оптическую когерентную томографию, технологию, которая использует световую интерференцию для измерения шероховатости поверхности объекта или томографического изображения живого тела неразрушающим и бесконтактным способом.

ОКТ позволяет получать поперечные изображения человеческого тела без рентгеновских лучей.

Источник света SLD является незаменимым компонентом ОКТ.

Источники света ОКТ должны иметь низкую временную когерентность и высокую пространственную когерентность.

Временная когерентность

Сначала давайте введем временную когерентность. Лазерный свет — это монохроматический свет, излучаемый на фиксированной длине волны и распространяющийся как синусоидальная волна в направлении распространения света. Поскольку интенсивность этой синусоидальной волны сохраняется на большом расстоянии, вдоль направления распространения света генерируются множественные лучи света, которые разделены целым кратным длины волны. Это наблюдается как шум, и светодиодный свет больше подходит для источников света ОКТ, чем лазерный свет, из-за его более низкой временной когерентности.

Пространственная когерентность

Далее мы вводим пространственную когерентность. Лазерный свет обладает превосходной пространственной линейностью, поэтому его легко осветить с желаемой интенсивностью света. Однако в случае светодиодного света трудно осветить желаемый объект желаемым количеством света из-за сильной диффузии света.

Поэтому источники света SLD, обладающие обоими свойствами, привлекают внимание как источники света с низкой временной когерентностью и высокой пространственной когерентностью.

Длина волны излучения источников света SLD

Как и в случае с LD и светодиодами, длина волны излучения источника света SLD определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. Полупроводники с большой шириной запрещенной зоны позволяют разрабатывать источники света с короткими длинами волн, в то время как полупроводники с малой шириной запрещенной зоны позволяют разрабатывать источники света с длинными длинами волн.

Как упоминалось выше, ожидается, что источник света SLD будет применяться в ОКТ. Это связано с тем, что существует область, в которой поглощение воды минимально на длинах волн от 1 до 1,1 мкм, обычно известная как биологическое окно, и высокое отношение сигнал/шум может быть получено путем применения ОКТ вблизи биологического окна, при этом снижается влияние воды на организм человека.