安立公司：光器件在传感领域的应用

  现代生活中我们被各种各样的传感器所包围，例如在你家附近行走时，智能手机里的加速度计和GPS天线，街道上的安全摄像头，过往汽车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都在感知你的存在和行动。

  本文重点介绍安立公司光传感器件以及应用领域。下面对使用800至2000nm近红外区域波长的光器件的非通信应用进行说明。

  医疗领域

光器件的医疗应用领域

  图中的缩写OCT表示Optical Coherence Tomography(光学相干断层扫描技术)，这是一种非接触式和非侵入性技术，用于测量被测物表面的粗糙度并利用光学干涉现象生成生物体的精确断层扫描图像。该技术首先被引入眼科领域，它是一种非接触式检测方法，非常适合检查半透明的活体材料。

  近红外区域的1060 nm波长具有低水吸收率，这是光学生物计测量的理想选择，对于为白内障患者精确测量和制造人工晶状体有着十分重要的意义。1500 nm脉冲近红外激光进行激光穿孔则是受精卵体外受精的主要实现手段。近红外区域1650 nm波长具有出色的葡萄糖吸收灵敏度，用于无创血糖传感器的应用。

  工业测量

光器件的工业测量应用领域

  在较短的 800 至 900 nm 波长，自动对焦单元、激光秤和具有高定位精度的微型编码器的应用。光斑尺寸在较短的波长下较小，具有在自由空间中高分辨率的优势。

  如前所述，1060 nm 波长具有低吸水率，便于使用光纤激光技术进行瓦特级放大，用于激光焊接应用。

  1300nm处，在半导体晶圆的测厚仪中有应用。最初，薄膜测量的理想波长是1200nm，但由于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。

  IR-OBIRCH(Infra-Red Optical Beam Induced Resistance Change)，这是一种通过用近红外光照射和扫描金属布线部件来分析电流泄漏通道和接线短路的技术。通过使用波长比硅的1100nm带隙更长的光，还可以从背面分析Si衬底和芯片。

  此外，高于1400nm的波长称为“人眼安全波长”(1400至2600nm)，支持相对安全的眼睛检查。这些波长附近的波段用于自由空间中光的应用，例如位移测量、工业OCT、3D 形状测量等。特别是，位移和3D形状测量使用一种称为光频域反射计(OFDR)的方法，该方法应用激光的相干性对目标物体的距离范围进行非接触式高精度测量。

  其他领域

光器件在其他领域的应用领域

  近年来，海洋生态系统中微塑料污染的蔓延已成为一个问题。微塑料是指直径小于5毫米的塑料颗粒，它们在海水中的检测和去除方法是当前研究的重点。微塑料吸收光谱波长为近红外光，它为检测微塑料提供了可能性。近年热门的LiDAR，是一种用于汽车防撞检测和天气观测的技术。测量目标在自由空间中被脉冲激光照射，并且使用目标的反射和散射光来计算目标的距离和外形。由于需要捕获极弱的反射光，因此它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相当高，因此使用高于1400 nm人眼安全区域的波长可以最大程度地减少对人的危害。波长1600nm以上区域，可用于检测各种气体。例如，甲烷(CH4)可以在1650 nm和1725 nm吸收线上检测到，而一氧化氮(NO)可以在1795 nm线上检测到。由于每种气体都有独特的吸收光谱，因此应该可以通过选择与气体匹配的激光波长来检测不同类别的气体。

  本文介绍了红外区域的一些应用领域，未来会看到新的测量技术和应用，安立将继续探索新的测量需求，并开发符合这些需求的光器件。