安立公司：光器件在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用

  現(xiàn)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(jī)里的加速度計(jì)和GPS天線，街道上的安全攝像頭，過(guò)往汽車的行車記錄儀和防撞傳感器，商店和建筑物上的紅外自動(dòng)門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(yīng)用領(lǐng)域。下面對(duì)使用800至2000nm近紅外區(qū)域波長(zhǎng)的光器件的非通信應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。

  醫(yī)療領(lǐng)域

光器件的醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域

  圖中的縮寫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(cè)量被測(cè)物表面的粗糙度并利用光學(xué)干涉現(xiàn)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(cè)方法，非常適合檢查半透明的活體材料。

  近紅外區(qū)域的1060 nm波長(zhǎng)具有低水吸收率，這是光學(xué)生物計(jì)測(cè)量的理想選擇，對(duì)于為白內(nèi)障患者精確測(cè)量和制造人工晶狀體有著十分重要的意義。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(xiàn)手段。近紅外區(qū)域1650 nm波長(zhǎng)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(yīng)用。

  工業(yè)測(cè)量

光器件的工業(yè)測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域

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

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

  1300nm處，在半導(dǎo)體晶圓的測(cè)厚儀中有應(yīng)用。最初，薄膜測(cè)量的理想波長(zhǎng)是1200nm，但由于易于獲得光學(xué)部件和降低成本的考慮，現(xiàn)在通常使用1300nm波長(zhǎng)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部件來(lái)分析電流泄漏通道和接線短路的技術(shù)。通過(guò)使用波長(zhǎng)比硅的1100nm帶隙更長(zhǎng)的光，還可以從背面分析Si襯底和芯片。

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

  其他領(lǐng)域

光器件在其他領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域

  近年來(lái)，海洋生態(tài)系統(tǒng)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?cè)诤Ｋ械臋z測(cè)和去除方法是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。微塑料吸收光譜波長(zhǎng)為近紅外光，它為檢測(cè)微塑料提供了可能性。近年熱門的LiDAR，是一種用于汽車防撞檢測(cè)和天氣觀測(cè)的技術(shù)。測(cè)量目標(biāo)在自由空間中被脈沖激光照射，并且使用目標(biāo)的反射和散射光來(lái)計(jì)算目標(biāo)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(yuǎn)離可見(jiàn)光噪聲源的波長(zhǎng)。此外，由于輻射光脈沖的功率必須相當(dāng)高，因此使用高于1400 nm人眼安全區(qū)域的波長(zhǎng)可以最大程度地減少對(duì)人的危害。波長(zhǎng)1600nm以上區(qū)域，可用于檢測(cè)各種氣體。例如，甲烷(CH4)可以在1650 nm和1725 nm吸收線上檢測(cè)到，而一氧化氮(NO)可以在1795 nm線上檢測(cè)到。由于每種氣體都有獨(dú)特的吸收光譜，因此應(yīng)該可以通過(guò)選擇與氣體匹配的激光波長(zhǎng)來(lái)檢測(cè)不同類別的氣體。

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