光学器件传感应用领域

分类: 博客Blogs 发布日期: 2025-09-04

我们的现代生活被各种各样的传感器所包围。例如,在您附近行走时,口袋里的智能手机的加速度计和GPS天线、街道监控摄像头、过往车辆的行车记录仪和防撞传感器、商店和建筑物上的红外自动门传感器等等,都在不知不觉中感知着您的存在和行动。换句话说,毫不夸张地说,我们正受益于生活在感知社会。
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本讲座以“光学器件传感应用领域”为题,介绍了安立公司提供的光学传感器件及其应用领域。接下来,我们将介绍波长范围为800至2000nm近红外区域的光学器件在非通信领域的应用。


卫生保健

图1显示了光学设备的医疗保健应用领域。

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                                  图1  . 医疗保健应用领域


图 1 中的缩写 OCT 是 光学 相干断层扫描 (  Optical  Coherence  T  omography) 的缩写,它是一种非接触式、非侵入式技术,利用光学干涉现象测量表面粗糙度并生成生物体的精确断层图像。该技术最早应用于眼科领域,因为它是一种非接触式检查方法,非常适合检查眼睛等半透明生物体,且光散射相对较少。  近红外区域的 1060 nm 波长对水的吸收率较低,非常适合用于光学生物测量仪测量眼睛的长轴,尤其适用于选择白内障患者所用人工晶状体的正确放大倍数。  使用 1500 nm 脉冲近红外激光进行激光穿孔是一种新的应用,目前已在商业上用于受精卵的体外受精。  近红外区域的 1650 nm 波长具有出色的葡萄糖吸收灵敏度,是非侵入式血糖传感器的开发重点,而中红外区域的开发也备受关注。


工业测量

图2 显示了光学器件的工业测量应用领域。

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                            图2  工业测量应用领域


在较短的800至900nm波长下,可用于自动对焦装置、激光尺和高定位精度的微编码器。较短波长下光斑较小,具有在自由空间中提高分辨率的优势。
如前所述,1060nm波长的吸水率低,有利于使用光纤激光技术进行瓦级放大,以用于激光焊接应用。
在1300nm波长下,可用于半导体晶圆的厚度计。最初,薄膜测量的理想波长是1200nm,但是出于对易于获得光学部件和降低成本的考虑,现在通常使用1300nm波长范围。 不熟悉的缩写IR-OBIRCH表示红外光束诱导 电阻
变化 一种 通过 使用 红外光照射和扫描金属布线部件来分析 电流 泄漏和布线短路的 技术 通过使用波长比硅的1100 nm带隙更长的光,还可以从背面分析硅基板和芯片。  此外,高于1400 nm的波长被称为“人眼安全波长”(1400至2600 nm),支持相对安全的目视检查。这些波长附近的波段用于自由空间中的光应用,例如位移测量、工业OCT、3D形状测量等。特别是,位移和3D形状测量采用一种称为光频域反射仪(OFDR)的方法,该方法利用激光的相干性,以非接触式、高精度的方式测量与目标物体之间的距离范围。


其他领域

图3给出了光学器件在其他领域的应用范围。

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                                                         图3. 其他领域的应用


近年来,微塑料污染在海洋生态系统中的蔓延已成为一个问题。微塑料是尺寸小于5毫米的塑料颗粒,其在海水中的检测和去除是目前正在研究的课题。波长与微塑料吸收光谱相近的近红外激光器为检测微塑料带来了良好的前景。LiDAR
是“光 探测 测距”(  Li  ght  Detection  And  Ranging)的缩写,这是一种用于汽车防撞检测和天气观测的技术。脉冲激光在自由空间中照射测量目标,并利用目标反射和散射的光来计算目标的距离和成分。由于它依赖于捕捉极其微弱的反射光,因此必须使用远离可见光噪声源的波长。此外,由于辐射光脉冲的功率必须非常高,因此使用高于1400纳米人眼安全区域的波长有利于最大限度地降低对人体的风险。  在更长的波长区域,这些波长可用于检测各种气体。例如,甲烷 (CH4) 可以在 1650 nm 和 1725 nm 的吸收谱线处检测,而一氧化氮 (NO) 可以在 1795 nm 的吸收谱线处检测。由于每种气体都有独特的吸收光谱,因此通过选择与气体相匹配的激光波长,应该可以检测不同的气体种类。

本次讲座介绍了红外领域的一些应用领域,但未来无疑将出现新的测量技术和应用。我们将继续探索新的测量需求,并开发符合这些需求的光学设备。

最后,如果您有任何疑问或想讨论哪种光学设备最适合您的应用,或者您需要特定输出和波长的激光器,请务必联系我们。我们的业务部门将竭诚为您提供帮助。

谢谢。

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