Qu’est-ce qu’une source lumineuse à LED SLD ?
Les sources lumineuses à LED SLD sont des sources lumineuses à large bande qui présentent à la fois les caractéristiques des diodes électroluminescentes (LED) et des lasers à semi-conducteurs (LD).
SLD signifie “super luminescent diode” et combine un large spectre comme une diode électroluminescente avec la lumière de haute intensité d’un laser à semi-conducteur.
Toutefois, contrairement aux lasers à semi-conducteurs, les SLD se caractérisent également par une faible cohérence. En raison de ces caractéristiques, les SLD sont largement utilisées dans les machines de mesure et les capteurs.
Utilisations des sources lumineuses à LED SLD
Les sources lumineuses à LED s’utilisent dans les types d’équipements suivants, en tirant parti de la double caractéristique des LED et des LD
OCT (tomographie par cohérence optique)
L’OCT, également appelé tomographie par cohérence optique, est un instrument qui utilise les interférences lumineuses pour mesurer l’image en coupe d’un objet. L’intérieur peut être mesuré sans toucher l’objet. Par rapport aux rayons X, qui permettent d’observer de la même manière l’intérieur d’un objet, l’OCT a une résolution plus élevée et ne présente pas de risque d’exposition aux radiations ; elle est donc largement utilisée à des fins médicales.
Microscopie à force atomique
Il s’agit d’un microscope qui observe les états de surface en déplaçant un pointeur sur la surface d’un matériau et en mesurant les forces interatomiques entre le pointeur et le matériau. La résolution est très élevée par rapport à la microscopie optique et permet d’observer les irrégularités de la surface au niveau atomique.
Principe des sources lumineuses à LED SLD
Cette section décrit le principe de la lumière émise par les sources lumineuses à LED SLD.
Comme les LED et les LD, les sources lumineuses à LED SLD émettent de la lumière lorsqu’une tension directe est appliquée à la jonction PN. Lorsqu’elles sont excitées, il y a beaucoup d’électrons dans la bande de conduction et de trous dans la bande de valence. L’énergie générée lors du processus de recombinaison entre ces électrons et ces trous est émise sous forme de lumière.
Les SLD génèrent également de la lumière comme les LED et les LD, mais elles s’en distinguent par l’amplification de la lumière générée : la lumière générée par les SLD n’est pas émise telle quelle, mais elle est amplifiée par le gain optique de la couche active avant d’être émise. La largeur spectrale des SLD est plus large que celle des LD, mais plus étroite que celle des LED. Elles peuvent donc être caractérisées comme étant à mi-chemin entre les LED et les LD.
Ce principe permet aux SLD d’émettre une lumière à large spectre comme les LED et cohérente comme les LD, ce qui en fait des sources lumineuses à LED SLD pour des applications médicales et de recherche.
Utilisations des sources lumineuses à LED SLD à l’OCT
OCT signifie Optical Coherence Tomography, une technologie qui utilise les interférences lumineuses pour mesurer la rugosité de la surface d’un objet ou l’image en coupe d’un corps vivant de manière non destructive et sans contact.
L’OCT permet d’obtenir des images en coupe du corps humain sans avoir recours aux rayons X.
La source lumineuse à LED SLD est un composant indispensable de l’OCT.
Les sources lumineuses OCT doivent avoir une faible cohérence temporelle et une cohérence spatiale élevée.
Cohérence temporelle
La cohérence temporelle est présentée en premier lieu. La lumière laser est une lumière monochromatique émettant à une longueur d’onde fixe et se propageant sous forme d’onde sinusoïdale dans la direction du déplacement de la lumière. L’intensité de cette onde sinusoïdale est maintenue sur une longue distance, ce qui donne lieu à des faisceaux multiples le long de la direction de la lumière se propageant à des multiples entiers de la longueur d’onde. Ce phénomène peut être observé sous forme de bruit, ce qui rend la lumière LED plus adaptée aux sources OCT que la lumière laser, dont la cohérence temporelle est plus faible.
Cohérence spatiale
La cohérence spatiale est ensuite introduite. La lumière laser présente une excellente linéarité spatiale, ce qui permet d’éclairer facilement avec l’intensité lumineuse souhaitée. Avec la lumière LED, cependant, il est difficile d’éclairer un objet désiré avec l’intensité lumineuse souhaitée en raison de la forte diffusivité de la lumière.
C’est pourquoi les sources lumineuses à LED SLD, qui présentent une faible cohérence temporelle et une forte cohérence spatiale, attirent l’attention car elles possèdent ces deux propriétés.
Longueur d’onde d’émission des sources lumineuses à LED SLD
Comme pour les LD et les LED, la longueur d’onde d’émission des sources lumineuses à LED SLD est déterminée par la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. Les semi-conducteurs à large bande interdite permettent le développement de sources lumineuses à courtes longueurs d’onde, tandis que ceux à petite bande interdite permettent le développement de sources lumineuses à grandes longueurs d’onde.
Comme mentionné ci-dessus, les sources lumineuses à LED SLD devraient être appliquées à l’OCT ; lorsque les sources lumineuses à LED SLD sont utilisées dans l’OCT, les sources lumineuses à LED SLD sont souvent utilisées dans le proche infrarouge. En effet, il existe une région où l’absorption de l’eau est minimale à des longueurs d’onde d’environ 1 à 1,1 µm, communément appelée fenêtre biologique, et il est possible d’obtenir un RSB élevé en appliquant l’OCT à proximité de la fenêtre biologique tout en réduisant l’effet de l’eau dans le corps humain.