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。下面對使用800至2000nm近紅外區(qū)域波長的光器件的非通信應(yīng)用進(jìn)行說明。

  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)，用于測量被測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波長具有低水吸收率，這是光學(xué)生物計(jì)測量的理想選擇，對于為白內(nèi)障患者精確測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波長具有出色的葡萄糖吸收靈敏度，用于無創(chuàng)血糖傳感器的應(yīng)用。

  工業(yè)測量

光器件的工業(yè)測量應(yīng)用領(lǐng)域

  在較短的 800 至 900 nm 波長，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(yīng)用。光斑尺寸在較短的波長下較小，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)體晶圓的測厚儀中有應(yīng)用。最初，薄膜測量的理想波長是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波長范圍。

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

  此外，高于1400nm的波長稱為“人眼安全波長”(1400至2600nm)，支持相對安全的眼睛檢查。這些波長附近的波段用于自由空間中光的應(yīng)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)用激光的相干性對目標(biāo)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(yīng)用領(lǐng)域

  近年來，海洋生態(tài)系統(tǒng)中微塑料污染的蔓延已成為一個(gè)問題。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(dāng)前研究的重點(diǎn)。微塑料吸收光譜波長為近紅外光，它為檢測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和天氣觀測的技術(shù)。測量目標(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)離可見光噪聲源的波長。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)域的波長可以最大程度地減少對人的危害。波長1600nm以上區(qū)域，可用于檢測各種氣體。例如，甲烷(CH4)可以在1650 nm和1725 nm吸收線上檢測到，而一氧化氮(NO)可以在1795 nm線上檢測到。由于每種氣體都有獨(dú)特的吸收光譜，因此應(yīng)該可以通過選擇與氣體匹配的激光波長來檢測不同類別的氣體。

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