在光通信、傳感與精密測量領(lǐng)域,一種被稱為SLD(Superluminescent Diode,超輻射發(fā)光二極管)的寬帶光源正以其獨(dú)特的光譜特性,成為推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的核心器件。它兼具激光器的高亮度與LED的寬光譜優(yōu)勢,如同一個(gè)“超級燈泡”,為現(xiàn)代光電子系統(tǒng)照亮了的應(yīng)用前景。
SLD的發(fā)光原理源于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與普通激光器不同,SLD的光學(xué)諧振腔經(jīng)過精心抑制,避免了激光振蕩所需的反饋條件,同時(shí)通過高電流密度注入,實(shí)現(xiàn)電子空穴對的輻射復(fù)合。這種設(shè)計(jì)使得光子在傳播過程中經(jīng)歷單程放大,既獲得了遠(yuǎn)超LED的光功率密度,又保持了數(shù)十納米甚至上百納米的寬光譜范圍。典型SLD的中心波長覆蓋可見光至近紅外波段(如850nm、1310nm、1550nm等),光譜平滑度低,相干長度短(通常在幾十微米量級),這些特性使其在對抗激光干涉噪聲、提升測量精度方面表現(xiàn)。
在技術(shù)應(yīng)用層面,SLD的價(jià)值主要體現(xiàn)在三大領(lǐng)域。其一,光纖傳感系統(tǒng)中,SLD是光纖陀螺儀(FOG)的“心臟”。其低相干性可有效抑制克爾效應(yīng)、瑞利背向散射等噪聲源,顯著提升陀螺的精度與穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于航空航天、無人機(jī)導(dǎo)航等高精度姿態(tài)感知場景。其二,在光學(xué)相干層析成像(OCT)中,SLD的寬光譜特性直接決定了成像的軸向分辨率。目前眼科OCT、皮膚科OCT等醫(yī)療設(shè)備普遍采用SLD光源,能夠?qū)崿F(xiàn)微米級分辨率的活體組織三維成像,為疾病早期診斷提供了關(guān)鍵工具。其三,光通信與測試領(lǐng)域,SLD可作為白光干涉儀的光源,用于光器件損耗譜、偏振模色散等參數(shù)的精密測量,其寬光譜覆蓋范圍大幅提升了測試效率與準(zhǔn)確性。
隨著硅光子技術(shù)與集成光學(xué)的發(fā)展,SLD正朝著“小型化、高功率、可調(diào)諧”方向演進(jìn)。通過量子阱結(jié)構(gòu)優(yōu)化與外延工藝改進(jìn),新型SLD的輸出功率已突破百毫瓦級,同時(shí)光譜寬度可通過溫度或電流實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。在可穿戴醫(yī)療設(shè)備、自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)、量子傳感等新興領(lǐng)域,SLD正憑借其不可替代的光譜特性,成為突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵一環(huán)。
從深空探測的慣性導(dǎo)航到人體微觀結(jié)構(gòu)的無創(chuàng)成像,SLD寬帶光源以“光”為筆,在科技與產(chǎn)業(yè)的畫布上描繪出無限可能。未來,隨著材料科學(xué)與光子集成技術(shù)的深度融合,這一“超級燈泡”必將點(diǎn)亮更多創(chuàng)新應(yīng)用,持續(xù)推動(dòng)人類對光世界的探索邊界。