基于温度-光谱特性建模的多波长LED光源功率稳定控制研究

本文提出了一种创新的多波长LED（Light-Emitting Diode）光源功率稳定控制方法，通过利用二向色镜（DM）固有透反射特性实现非侵入式实时监测，结合温度-光谱模型校正光谱偏移对透射率的影响，最终将输出功率波动从7.25%降至0.69%，为荧光显微镜（Fluorescence Microscopy）提供高稳定性激发光源。

　　

Highlight

本研究开发了一种紧凑型非侵入式功率监测策略，利用二向色镜（Dichroic Mirror, DM）固有透反射特性提取部分光束进行实时监测，无需额外光学元件。通过建立温度-光谱模型预测LED光谱红移，结合校正算法消除透射率变化对监测值的影响，最终实现输出功率波动<0.69%的精准控制。

Experimental setup

如图1所示，四波长光源系统通过透镜准直LED光束，经长通二向色镜（Long-pass DM）反射/透射后汇入液态光导（Liquid Light Guide, LLG）。所选LED中心波长匹配常见荧光标记物，如405nm（DAPI）、488nm（FITC）等。

Correction of monitoring values

根据温度-光谱模型计算透反射变化率（K_T和K_R），建立传输端与反射端能量变化的直接关系：

P_R(post)/P_R = (K_R/K_T)·P_T(post)/P_T

其中P_T/P_R分别为二向色镜透/反射功率，通过动态校正实现监测值与实际功率的精准映射。

Conclusion

该方案突破传统监测方法在精度与光效率间的权衡，为多波长LED光源在荧光成像（Fluorescence Imaging）中的稳定应用提供创新解决方案。