¿Qué es una Fuente de Luz SLD?
Las fuentes de luz SLD son fuentes de luz de banda ancha que reúnen las características tanto de los diodos emisores de luz (LED) como de los láseres semiconductores (LD).
SLD significa “diodo superluminiscente” y combina un amplio espectro como el de un diodo emisor de luz con la luz de alta intensidad de un láser semiconductor.
Sin embargo, a diferencia de los láseres semiconductores, los SLD también se caracterizan por su baja coherencia. Debido a estas características, los SLD se utilizan mucho en máquinas de medición y dispositivos sensores.
Usos de las Fuentes de Luz SLD
Las fuentes de luz SLD aprovechan las características duales de los LED y los LD y se utilizan en equipos tales como los acá mencionados.
Tomografía de Coherencia Óptica (OCT)
OCT, también conocida como tomografía de coherencia óptica, este instrumento utiliza la interferencia de la luz para medir la imagen transversal de un objeto. El interior puede medirse sin tocar el objeto. En comparación con los rayos X, que pueden observar de forma similar el interior de un objeto, la OCT tiene mayor resolución y no presenta riesgo de exposición a la radiación, por lo que se utiliza ampliamente con fines médicos.
Microscopía de Fuerza Atómica
Este microscopio observa las condiciones de la superficie moviendo un puntero sobre la superficie de un material y midiendo las fuerzas interatómicas entre el puntero y el material. Tiene una resolución muy alta en comparación con la microscopía óptica y permite observar las irregularidades a nivel atómico de la superficie.
Principio de las Fuentes de Luz SLD
Esta sección describe el principio de emisión de luz de las fuentes de luz SLD.
Al igual que los LED y los LD, las fuentes de luz SLD emiten luz cuando se aplica una tensión directa a la unión pn. Cuando se excitan, hay muchos electrones en la banda de conducción y huecos en la banda de valencia. La energía generada en el proceso de recombinación entre estos electrones y huecos se emite en forma de luz.
Los SLD también generan luz como los LED y los LD, pero se diferencian de éstos en que amplifican la luz generada: la luz generada por los SLD no se emite tal cual, sino que se amplifica mediante la ganancia óptica de la capa activa antes de ser emitida.
La anchura espectral de los SLD es mayor que la de los LD, pero menor que la de los LED. De este modo, pueden caracterizarse como intermedios entre los LED y los LD.
Este principio permite a los SLD emitir un amplio espectro de luz, como los LED, y generar luz coherente, como los LD, lo que los convierte en una fuente luminosa para aplicaciones médicas y de investigación.
Aplicación de Fuentes de Luz SLD a la OCT
OCT son las siglas de Optical Coherence Tomography (tomografía de coherencia óptica), una tecnología que utiliza la interferencia de la luz para medir la rugosidad de la superficie de los objetos e imágenes transversales de organismos vivos de forma no destructiva y sin contacto.
La OCT permite obtener imágenes transversales del cuerpo humano sin necesidad de rayos X.
Las Fuentes de Luz SLD son un componente indispensable de la OCT.
Las fuentes de luz de la OCT deben tener una coherencia temporal baja y una coherencia espacial alta.
Coherencia Temporal
En primer lugar se presenta la coherencia temporal. La luz láser es una luz monocromática que emite a una longitud de onda fija y se propaga en una onda sinusoidal en la dirección de desplazamiento de la luz.
La intensidad de esta onda sinusoidal se mantiene a lo largo de una gran distancia, lo que da lugar a múltiples haces de luz a lo largo de la dirección de desplazamiento de la luz que están separados por un múltiplo entero de la longitud de onda de la luz.
Esto puede observarse como ruido, lo que hace que la luz LED sea más adecuada para fuentes OCT que la luz láser, que tiene una coherencia temporal menor.
Coherencia Espacial
A continuación, se introduce la coherencia espacial. La luz láser tiene una excelente linealidad espacial, lo que facilita la iluminación con la intensidad de luz deseada. Con la luz LED, sin embargo, existe el problema de que es difícil iluminar un objeto deseado con la intensidad de luz deseada debido a la fuerte difusividad de la luz.
Por ello, como fuente de luz con baja coherencia temporal y alta coherencia espacial, las fuentes de luz SLD, que tienen ambas propiedades, están llamando la atención.
Longitud de Onda de Emisión de las Fuentes de Luz SLD
Al igual que ocurre con los LD y los LED, la longitud de onda de emisión de las fuentes de luz SLD viene determinada por la separación entre bandas del material semiconductor utilizado.
Los semiconductores con una gran separación de banda permiten desarrollar fuentes de luz con longitudes de onda cortas, mientras que los que tienen una separación de banda pequeña permiten desarrollar fuentes de luz con longitudes de onda largas.
Como ya se ha mencionado, se espera que las fuentes de luz SLD se apliquen a la OCT; cuando se utilizan fuentes de luz SLD en la OCT, suelen emplearse fuentes de luz cercanas al infrarrojo.
Esto se debe a que existe una región en la que la absorción de agua es mínima a longitudes de onda de alrededor de 1-1,1 µm, comúnmente conocida como ventana biológica, y existe la posibilidad de obtener una SNR elevada aplicando la OCT cerca de la ventana biológica y reduciendo al mismo tiempo el efecto del agua en el cuerpo humano.