如果您从事光源或激光行业，您很可能对超辐射发光二极管光源及其多样化的应用并不陌生。这些二极管因其独特的特性，通常是成像应用的首选。然而，即使是行业新手也能快速掌握超辐射发光二极管的重要性。
本文探讨了超辐射发光二极管的概念、其显著特性以及为何它是成像应用的首选。在深入探讨超辐射发光二极管与成像应用的关系之前，有必要先了解超辐射发光二极管的概念，以及它与激光二极管 (LD) 和发光二极管 (LED) 的区别和联系。
什么是超辐射发光二极管？
超辐射发光二极管(SLD)或超辐射发光二极管 (SLED)是一种基于超辐射原理的边缘发射半导体光源。简而言之，SLD 是基于超辐射的宽带半导体光源。它们结合了激光二极管和 LED 的特性，可提供宽光谱和高亮度，非常适合需要高功率和低相干性的应用。
SLD 与 LD 和 LED 有何不同？
尽管超辐射发光二极管、LD 和 LED 属于同一“家族”，但它们的工作原理和特性却存在很大差异：
- 激光二极管 (LD)： LD 中，激光腔由光波导和反射面组成，这对于引导光线至关重要。窄带输出源于放大受激发射，光波在腔内多次通过后相互增强，从而产生高度相干且聚焦的光束。
- 发光二极管 (LED)： LED 的放大增益为零，光发射仅通过自发发射发生，即电子与空穴复合并以光子的形式释放能量。该过程会产生宽光谱，但缺乏激光二极管所具有的相干性和方向性。
- 超辐射发光二极管 (SLD)： SLD 利用波导在单次传输中实现放大自发辐射，这与激光二极管需要多次往返传输不同。这种设计使 SLD 能够产生宽光谱、高输出功率的光，同时保持低相干性，非常适合光学相干断层扫描 (OCT) 等需要宽带宽和低散斑的应用。
什么使得超辐射二极管成为成像应用的首选？
以下是超辐射发光二极管 (SLD) 成为成像应用首选的关键特性：
- 短时间相干性： SLD 具有较短的相干长度，可减少成像中的斑点噪声，从而可以在光学相干断层扫描 (OCT) 等应用中获得更清晰的图像。
- 高效耦合到单模光纤： SLD 的设计允许将光高效耦合到单模光纤中，确保最小强度损失并保持长距离信号的完整性。
- 发散受限光发射率： SLD 发射的光线准直良好，这意味着与其他光源相比，其发散程度更低。此特性可更有效地将光线聚焦于目标区域，从而提升图像质量。
- 宽带光谱： SLD 可产生广泛波长范围的光，这对于需要高分辨率和深度信息的成像应用至关重要，可以对生物组织进行详细的结构分析。
- 光波导的存在：光波导的加入使得光在二极管内能够高效传播，通过最大化光输出同时最小化损失来提高整体性能。
- 线性偏振状态： SLD 通常产生线性偏振光，这对于依靠偏振来提高所捕获图像的对比度和清晰度的某些成像技术非常有用。
- 放大自发辐射：这种机制使SLD无需激光相干性即可实现高输出功率，具有高亮度和宽光谱范围的优势，这对于各种应用中准确、详细的成像至关重要。
短时间相干性有助于减少散斑和干扰噪声。光学相干断层扫描 (OCT) 就是这样一种应用，它要求最小的散斑和干扰噪声才能生成高分辨率的实时横截面图像。这在医学成像中至关重要，尤其是在可视化视网膜结构方面，清晰度和精确度对于准确的诊断和治疗计划至关重要。通过最大限度地降低噪声，OCT 可以提供更清晰的图像，使临床医生能够更好地评估青光眼或黄斑变性等疾病。
SLD 在制作光纤陀螺仪方面也非常有用。陀螺仪常用于导航系统、卫星系统和航空航天领域，用于测量旋转角度。这些装置依靠角动量和科里奥利效应的原理来确定方向的变化。陀螺仪也是一种成像技术，因为它可以提供物体运动和定位的实时数据，这在惯性导航和稳定等各种技术（包括无人机和自动驾驶汽车）的应用中至关重要。
SLD 的短时间相干性也使其成为测量载荷和振动的理想选择，例如桥梁。这一特性使其能够精确检测结构完整性随时间发生的微小变化。它还用于测量各种结构的温度，包括悬索桥和摩天大楼。通过监测温度变化，工程师可以评估热膨胀和收缩，这对于维护这些结构的安全性和寿命至关重要。
结论
放大自发辐射和短时间相干性是超辐射发光二极管成为成像应用首选的两个关键特性。放大自发辐射可提供宽光谱，从而提高图像质量和分辨率，而短时间相干性则可最大限度地减少散斑和干扰噪声。这些特性共同作用，使超辐射发光二极管 (SLD) 能够在医学成像和结构监测等各个领域提供高性能结果。
Inphenix是一家总部位于美国加利福尼亚州的知名激光和光源制造商。除了超辐射发光二极管外，该公司还提供各种激光器和光源，包括半导体光放大器、分布式反馈激光器 (DFB)、扫频源激光器、宽带光源、法布里-珀罗 (FP) 激光器和垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 等。这些产品广泛应用于电信、医学成像和传感技术等众多领域。访问该公司的官方网站，了解更多关于其服务和产品的信息。
