広帯域光源の発光原理と特長(SC光源,ASE光源,SLD光源の比較)

1.3種の光源(SC光源,ASE光源,SLD光源)の比較

SC光源,ASE光源,SLD光源について、基本仕様を中心に比較してみました。

SC光源は白色光で広帯域ですが、種光源の波長がピークになっている為、全ての波長が安定的に使用出来るとは限りません。光源本体も比較的高価で、特定波長を照射可能にするアクセサリー等を揃えると、さらに高額になります。
ASE光源は比較的広帯域な波長が発生しますが、各波長の出力ピークが異なる為、SC光源と同じく照射波長範囲全てを安定的に使用出来るとは限りません。
SLD光源は中心波長に対する出力のバラつきはない為、分光特性は安定しています。ただし、出力はSC光源やASE光源程高くはありません。

2.スーパーコンティニューム光源(SC光源)の発光原理と特長

スーパーコンティニューム光源（以下SC光源）はスーパーコンティニューム発生を利用した白色のレーザー光源です。
高強度の光を非線形光学媒質に注入すると媒質中の非線形光学効果（自己位相変調、四光波混合、ラマン散乱など）によりスペクトルが非常に広がる現象を原理としています。

SC光源の発光原理

波長範囲は約400-2400nm（非線形媒質の材料に依り異なります）と広帯域に渡り、数百mWクラスの高出力、光位相が揃ったコヒーレント光であることが特長です。
ハイパースペクトルカメラと併用して分光分析の範囲を拡張、光部品の波長依存性測定、OCTなどへの利用が可能です。

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3.ASE光源の発光原理と特長

ASE(Amplified Spontaneous Emission)光源とは、ファイバー内にドープさせた希土類元素（レアアース）を利用して誘導放出光と呼ばれる高出力光を発生、照射する光源です。光ファイバー内で発生する仕組みを利用している為、光源からの光を低損失で光ファイバーに入射出来るメリットがあります。
高輝度で広帯域、かつ安定性に優れる低コヒーレンスな光源の為、FBGを利用した各種光センサ、OCT、光ジャイロ、ガスセンサ、光通信部材の評価測定などの光源として使用されております。

ASE光源の発光原理

4.SLD光源の発光原理と特長

SLD（Super Luminescent Diode）光源とは、発光ダイオード（LED）と半導体レーザ（LD）の2つの特性を持った広帯域光源です。
SLDは、LEDやLDと同様に、P型半導体（ + :positive 正孔が多い半導体）とN型半導体（ - :negative 電子が多い半導体）が接合された「PN接合」で構成されたチップに順方向の電圧を掛ける事で光が発生します。

チップの中を電子と正孔が移動し電流が流れます。移動の途中で電子と正孔がぶつかると結合（この現象を再結合という）し、その際に生じた余分なエネルギーが光のエネルギーになり発光する仕組みです。
SLD光はP型とN型の中間に位置する活性層を、上記で発生した光が進むにつれ誘導放出で増幅される事で作り出されます。
既述の通り、LEDと発光原理は同じなので放出光は光位相が不揃いで波長も幅があるため、最終的にSLD光も低コヒーレンスでブロードなスペクトルになります。
SLD光源は広帯域および多波長の光を高効率・低損失でシングルモード・ファイバーから出力出来る為、波長掃引幅が要求されるOCTや安定性が必要な通信部材の評価、出力が求められるFBGセンシング等をメインアプリケーションとして活用されております。

SLD光源の発光原理