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TN-03 / WAVELENGTH SELECTION

835 / 1310 / 1550 nm 怎么选
按样品定波长

OCT 选波长没有「更好」,只有「更合适」:波长决定光在样品里走多深,带宽决定能分辨多细的层。先看样品的光学性质,再定波段——这是整套配置的起点。

类型 技术笔记 主题 波长选型 阅读 约 5 分钟
01 / PHYSICS

波长由什么决定

Scattering · Absorption · Resolution

选中心波长,本质上是在三个物理量之间做权衡:

散射。生物组织与多数复合材料对光的散射随波长增大而减弱——波长越长,光被「打散」得越慢,能走到的深度越深。这是长波段穿透优势的来源。

吸收。近红外波段的主要吸收体是水:1450 nm 附近有一个强吸收峰, 970 nm 与 1200 nm 附近还有次峰。含水量高的样品在 1550 nm 处衰减明显,长波的散射优势会被水吸收吃回去一部分;干燥的工业材料则几乎不受此限制。

轴向分辨率。OCT 的轴向分辨率与 λ0²/Δλ 成正比——相同光谱带宽下,中心波长越长,分辨率越粗。想看更细的层,要么选短波长,要么加大带宽。

把三条放在一起:「看多深」与「看多细」此消彼长,含水量决定长波段的实际收益。波长选型就是把样品放到这张权衡图上找位置。

SCATTERING vs WATER ABSORPTION 800 1000 1200 1400 1600 WAVELENGTH / nm 散射(示意) 水吸收(示意) 835 1310 1550
SCHEMATIC 定性示意 · 非定量曲线
02 / BANDS

三个波段,各管一段

835 · 1310 · 1550 nm

835 nm 是高分辨率波段:同样带宽下分辨率最细(典型配置轴向 ~7 μm,空气中),硅基线阵相机便宜、像素多、行频高。散射衰减强,适合分层细节要求高、深度需求在浅层的样品——精细材料、浅层生物组织都是典型对象。

1310 nm 是散射与水吸收之间的折中窗口:穿透比 835 nm 明显更深,水吸收尚未到强峰,皮肤等高散射生物组织与多数工业材料在这一段表现均衡。代价是必须换用 InGaAs 相机,成本与像素规格都不如硅基灵活。

1550 nm 处在通信波段,光纤器件生态成熟。它对高散射工业材料穿透好,且与 1070 nm 焊接激光在光谱上分得开、便于同轴耦合与滤波,是激光焊熔深监测的常用波段。注意水吸收在这一段已经偏强,不适合含水量高的厚样品。

三波段对比 · 典型配置示例,具体以出厂测试报告为准 / BAND COMPARISON
参数 835 nm 1310 nm 1550 nm
典型样品 浅层生物组织 / 精细材料 皮肤 / 高散射工业材料 高散射工业材料 / 熔深监测
轴向分辨率(典型带宽) ~7 μm (空气) ~10 μm (空气) ~18 μm (空气)
穿透特征 散射强,浅层高分辨 散射 / 水吸收折中,穿透较深 高散射材料穿透好,水吸收偏强
线阵相机 2048 px CMOS(硅基) 2048 px InGaAs 2048 px InGaAs
最高线速率 最高 80 kHz 最高 76 kHz 最高 76 kHz
03 / SYSTEM

波长不是孤立参数

Bandwidth & Camera Coupled

定了波长,带宽与相机会被连带牵动。带宽:想要更细的分辨率就要更宽的光谱,但在固定像素数的相机上,覆盖更宽的光谱意味着每个像素分到的光谱变粗—— roll-off 随之变差,量程与分辨率在同一台相机上互相挤压(这部分的物理细节见笔记 TN-01 roll-off →)。

相机:835 nm 可用硅基 CMOS 线阵——像素规格选择多、行频高(最高 80 kHz)、成本低; 1310 / 1550 nm 必须用 InGaAs 线阵,成本更高、可选规格更少。这也是为什么「换个波长」从来不是换个光源那么简单,而是光源、光谱仪、相机的整套重配。

实际选型建议从样品出发倒推:样品含水量如何、想看到多深、需要分辨多细的结构——这三个问题的答案基本就锁定了波段,剩下的带宽与相机配置可以按指标逐项确定。拿不准的话,把样品类型与期望指标发给我们,我们按这套逻辑帮您算一遍。

Next Step

按您的样品定一个波段

光谱仪产品页给出了三个波段的完整配置对比与典型参数;也可以直接联系我们,按样品做选型评估并获取报价。