Klasické vs. superkontinuální širokospektrální světelné zdroje

Superkontinuální lasery mají na výstupu bílé světlo se spektrální šířkou podobnou klasickým lampám, ale s vlastnostmi laserového svazku. Díky této kombinaci (,,široký jak lampa a zářivý jako laser“) jsou vyhledávanou alternativou ke klasickým širokospektrálním světelným zdrojům, jako jsou xenonové a deuteriové výbojky a halogenové lampy. Není tomu však tak, že by klasickým lampám již odzvonilo. Zatímco u některých aplikací dokáží superkontinuální lasery přinést podstatné výhody, stále existuje mnoho aplikací, pro které jsou klasické světelné zdroje nenahraditelné.

Máte zájem o tuto aplikaci? Potřebujete radu?

Kontaktujte nás

Volbu optimálního světelného zdroje pro konkrétní uvažovanou aplikaci zpravidla předchází několik otázek.

1. Jaké vlnové délky jsou pro nás důležité?

Světelný zdroj se zpravidla volí tak, aby měl co největší výstup na potřebných vlnových délkách a slabý výstup na vlnových délkách, které mohou způsobit problémy (parazitní signál, nechtěný ohřev vzorku).

2. Jakou zář světelného zdroje potřebujeme?

Radiometrická veličina zář (radiance) nám říká, že pokud se do daného prostorového úhlu nechá dopadat výkon P, zdroj světla se bude zdát být tím intenzivnější, čím je menší účinná plocha zdroje.

Pokud potřebujeme nechat projít optické záření skrz nějaké optické komponenty, zář světelného zdroje hraje velmi důležitou roli. Světelné zdroje s menší vyzařovací plochou lze snáze kolimovat a proto také lépe fokusovat. Tak například zář 75 W Xe výbojky je běžně více jak 2x větší než zář 150 W Xe výbojky (lampa s nižším příkonem má nemší oblouk).

3. Jak velkou plochu plánujeme ozářit?

Pokud potřebujeme nechat dopadat optické záření na poměrně velkou plochu, pak je pro nás celkový výstupní výkon důležitější než zář použitého zdroje. Například zář 75 W Xe výbojky může být srovnatelná s září 1000 W Xe výbojky. Při dopadu na plochu o velikosti několika cm² však 1000 W výbojka dokáže poskytnou zhruba 30x větší ozáření. Radiometrická veličina ozáření (irradiance) vyjadřuje výkon P dopadající na plochu A.

4. Je pro nás důležitá stabilita světelného zdroje?

Pro určité experimenty může být stabilita použitého světelného zdroje kritická. Laserové zdroje a halogenové lampy bývají více stabilní než xenonové a deuteriové výbojky.

5. V jakém režimu má pracovat světelný zdroj?

Preferovaný režim se odvíjí od předpokládané aplikace. Pro časově rozlišená měření (studium doby života fluorescence a fosforescence, přechodná absorpce) potřebujeme pulzní světelný zdroj. U poměrných měření (propustnost vzorků, absorbance) naopak upřednostňujeme kontinuální režim. Kontinuální a pulzní xenonové a deuteriové výbojky jsou dnes již samozřejmostí. Širokospektrální superkontinuální lasery pracují primárně v pulzním modu. Při vysokých opakovacích frekvencích (desítky MHz) však poskytují téměř kontinuální výstup (kvazi-kontinuální režim).

6. Potřebujeme výstupní svazek navázat do optického vlákna?

Porovnání jednotlivých světelných zdrojů

	Halogenová lampa	Xenonová výbojka	Deuteriová výbojka	SuperK COMPACT	SuperK EVO HP
Spektrální výstup	~250 (300) až 2700 nm	~200 (230) až 2500 nm	~160 (200) až 400 nm	450 až 2400 nm	410 až 2400 nm
Režim	kontinuální	kontinuální, pulzní	kontinuální, pulzní	pulzní (kHz)	kvazikontinuální (MHz)
Typ zdroje	termální	obloukový	obloukový	laserový	laserový
Koherentní výstup	ne	ne	ne	ano	no
Dosažitelná zář [mW/cm²/sr]	nižší	vysoká	nižší	velmi vysoká	velmi vysoká
Typická spektrální hustota výkonu [mW/nm]	>1,5 mW/nm @ 500-700 nm (150 W halogen)* >3 mW/nm @ 500-700 nm (600 W halogen)*	>1 mW/nm @ 400-600 nm (150 W Xe)* >5 mW/nm @ 400-600 nm (450 W Xe)*	>20 µW/nm @ 200-300 nm (30 W D₂)	>50 µW/nm @ 600-900 nm	>1 mW/nm @ 600-900 nm