安立公司：光器件在傳感領(lǐng)域的應用

  現代生活中我們被各種各樣的傳感器所包圍，例如在你家附近行走時(shí)，智能手機里的加速度計和GPS天線(xiàn)，街道上的安全攝像頭，過(guò)往汽車(chē)的行車(chē)記錄儀和防撞傳感器，商店和建筑物上的紅外自動(dòng)門(mén)傳感器等都在感知你的存在和行動(dòng)。

  本文重點(diǎn)介紹安立公司光傳感器件以及應用領(lǐng)域。下面對使用800至2000nm近紅外區域波長(cháng)的光器件的非通信應用進(jìn)行說(shuō)明。

  醫療領(lǐng)域

光器件的醫療應用領(lǐng)域

  圖中的縮寫(xiě)OCT表示Optical Coherence Tomography(光學(xué)相干斷層掃描技術(shù))，這是一種非接觸式和非侵入性技術(shù)，用于測量被測物表面的粗糙度并利用光學(xué)干涉現象生成生物體的精確斷層掃描圖像。該技術(shù)首先被引入眼科領(lǐng)域，它是一種非接觸式檢測方法，非常適合檢查半透明的活體材料。

  近紅外區域的1060 nm波長(cháng)具有低水吸收率，這是光學(xué)生物計測量的理想選擇，對于為白內障患者精確測量和制造人工晶狀體有著(zhù)十分重要的意義。1500 nm脈沖近紅外激光進(jìn)行激光穿孔則是受精卵體外受精的主要實(shí)現手段。近紅外區域1650 nm波長(cháng)具有出色的葡萄糖吸收靈敏度，用于無(wú)創(chuàng )血糖傳感器的應用。

  工業(yè)測量

光器件的工業(yè)測量應用領(lǐng)域

  在較短的 800 至 900 nm 波長(cháng)，自動(dòng)對焦單元、激光秤和具有高定位精度的微型編碼器的應用。光斑尺寸在較短的波長(cháng)下較小，具有在自由空間中高分辨率的優(yōu)勢。

  如前所述，1060 nm 波長(cháng)具有低吸水率，便于使用光纖激光技術(shù)進(jìn)行瓦特級放大，用于激光焊接應用。

  1300nm處，在半導體晶圓的測厚儀中有應用。最初，薄膜測量的理想波長(cháng)是1200nm，但由于易于獲得光學(xué)部件和降低成本的考慮，現在通常使用1300nm波長(cháng)范圍。

  IR-OBIRCH(Infra-Red Optical Beam Induced Resistance Change)，這是一種通過(guò)用近紅外光照射和掃描金屬布線(xiàn)部件來(lái)分析電流泄漏通道和接線(xiàn)短路的技術(shù)。通過(guò)使用波長(cháng)比硅的1100nm帶隙更長(cháng)的光，還可以從背面分析Si襯底和芯片。

  此外，高于1400nm的波長(cháng)稱(chēng)為“人眼安全波長(cháng)”(1400至2600nm)，支持相對安全的眼睛檢查。這些波長(cháng)附近的波段用于自由空間中光的應用，例如位移測量、工業(yè)OCT、3D 形狀測量等。特別是，位移和3D形狀測量使用一種稱(chēng)為光頻域反射計(OFDR)的方法，該方法應用激光的相干性對目標物體的距離范圍進(jìn)行非接觸式高精度測量。

  其他領(lǐng)域

光器件在其他領(lǐng)域的應用領(lǐng)域

  近年來(lái)，海洋生態(tài)系統中微塑料污染的蔓延已成為一個(gè)問(wèn)題。微塑料是指直徑小于5毫米的塑料顆粒，它們在海水中的檢測和去除方法是當前研究的重點(diǎn)。微塑料吸收光譜波長(cháng)為近紅外光，它為檢測微塑料提供了可能性。近年熱門(mén)的LiDAR，是一種用于汽車(chē)防撞檢測和天氣觀(guān)測的技術(shù)。測量目標在自由空間中被脈沖激光照射，并且使用目標的反射和散射光來(lái)計算目標的距離和外形。由于需要捕獲極弱的反射光，因此它必須使用遠離可見(jiàn)光噪聲源的波長(cháng)。此外，由于輻射光脈沖的功率必須相當高，因此使用高于1400 nm人眼安全區域的波長(cháng)可以最大程度地減少對人的危害。波長(cháng)1600nm以上區域，可用于檢測各種氣體。例如，甲烷(CH4)可以在1650 nm和1725 nm吸收線(xiàn)上檢測到，而一氧化氮(NO)可以在1795 nm線(xiàn)上檢測到。由于每種氣體都有獨特的吸收光譜，因此應該可以通過(guò)選擇與氣體匹配的激光波長(cháng)來(lái)檢測不同類(lèi)別的氣體。

  本文介紹了紅外區域的一些應用領(lǐng)域，未來(lái)會(huì )看到新的測量技術(shù)和應用，安立將繼續探索新的測量需求，并開(kāi)發(fā)符合這些需求的光器件。