Ультраузкополосные оптические фильтры: расширение высокодетальной визуализации от УФ до ДИК

Рисунок 1. Визуализация интерфейсного региона с изображением IRIS explorer с оконным SJI. (Изображение: Alluxa)

Роль ультраузкополосных фильтров

Прогресс в оптических сенсорах и технологиях визуализации всё быстрее ассимилируется в то, как люди взаимодействуют, понимают себя и исследуют окружающий мир. Сфера применения оптических устройств широка, и они позволяют технологии внутри, такие как имплантируемые трансдермальные биоМЭМС-устройства, и за пределами, или как космические инструменты, развернутые как приборы ближнего и глубокого космоса. Центральным для функциональности современных оптических устройств являются ультраузкополосные (UNBP) тонкопленочные оптические фильтры, позволяющие дискриминировать субнанометровые полосы внутри широких спектров. Эти фильтры, пионерские как NIR DWDM фильтры для телекоммуникационной индустрии, теперь необходимы в извлечении значимого сигнала из устройств визуализации и сенсирования, работающих где угодно между глубоким ультрафиолетом и средним инфракрасным диапазонами.

Новые техники осаждения, такие как SIRRUS™, разработанные в Alluxa, трансформировали фабрикацию UNBP фильтров из низкопроизводительного, высокозатратного предприятия в высокодетерминированный производственный процесс. Критические атрибуты фильтров, такие как форм-фактор, пространственная униформность и спектральное разрешение, превзошли пороги способностей/производительности последних лет. Следующие примеры подсвечивают некоторые из последних применений UNBP.

Гелиофизика: солнечные фильтры в УФ

Гелиофизика, как тема, вышла на передний план как социальное любопытство и как площадка для изучения широкого спектра солнце-земных взаимодействий. Исследования магнитных полей/плазменных феноменов, таких как корональные массовые избросы (CME), представляют большой интерес. Расследования за последние два десятилетия варьируются от высокоатмосферных полетов до инструментов на борту многочисленных космических миссий. Эти солнечные обзорщики использовали мультидлинноволновые UNBP фильтры для высокопространственных и временных сканирований низких, средних и высоких сегментов гелиосферы. По мере разработки инструментов следующего поколения требование к более тонкому разрешению изображения плазменной скорости (то есть температурного профилирования гелиосферы) увеличилось. Для удовлетворения этой потребности Alluxa строит высококачественные многослойные UNBP в УФ.

Рисунок 2. УФ Ультраузкий Солнечный Фильтр. (Изображение: Alluxa)

Фильтры с >500 слоями были произведены для образовательных спектрографов и других сенсорных приложений. Используя массив инструментов, разработанных внутренне, фильтры Alluxa показаны как демонстрирующие FWHM < 0.5 нм и пиковую пропускание 0.10–0.50 (10–50 процентов), при блокировке 200–1200 нм при OD6–12, как видно на Рисунке 2. Этот впечатляющий спектральный профиль атрибутируется конфигурации системы осаждения и процессным методологиям для минимизации потерь (рассеяния + поглощения) в фильтрах с высоким числом интерфейсов, способность, критически важная для высокопроизводительных УФ фильтров.

Атмосферное наблюдение: 532 нм и 1064 нм

Атмосферное наблюдение и моделирование являются главной заботой для всех, едущих на этом синем пузыре. Это может существенно изменить индивидуальные жизни и гео-экономические конструкции, такие как глобальная меркантильная система парниковых выбросов. В частности, фильтры на 532 нм и 1064 нм будут значимы в повышении нашей способности измерять обратное рассеяние и объемную деполяризацию для суточных облачных и аэрозольных профилей в тропосфере. Рисунки 3 и 4 демонстрируют производительность фильтров ультраузкополосного пропускания 532-0.127 и 1064-0.25 OD6 соответственно, тесно соответствующие теоретической симуляции. Фильтры будут внедрены в полетную миссию для практического использования в атмосферном лидаре дистанционного зондирования.

Рисунок 3. Ультраузкополосный фильтр видимого диапазона, CWL @ 532 нм. (Изображение: Alluxa)

Рисунок 4. Ультраузкополосный фильтр БИК, CWL @ 1064 нм. (Изображение: Alluxa)

Газовый мониторинг в ДИК: 10.6 мкм

Другая область экспериментов и роста — газовый мониторинг и анализ, особенно на длинах волн в ДИК. Лазерные приложения в этом диапазоне варьируются от экспериментальных процедур удаления татуировок до производства медицинского оборудования. Контроль полосы пропускания ласера и аттенуация внеполосного света ключевы в этих приложениях и, следовательно, ультраузкие фильтры быстро становятся критическим компонентом. Рисунок 5 демонстрирует возможности Alluxa проектировать и надежно производить 10.6 микрон с FWHM < 0.1 микрон в области ДИК.

Рисунок 5. 10.6 микрон ДИК Ультраузкополосный фильтр. (Изображение: Alluxa)

Постоянная инновация

Широкая широта постоянно прогрессирующих приложений, нуждающихся в ультраузкополосных фильтрах, создает спрос на постоянную инновацию и улучшение. От минимизации потерь или рассеяния в УФ, к большей повторяемости и соответствию теории в видимом и БИК, к увеличению вполосного прохождения в сочетании с более узкими полосами в ДИК, призыв к инновации продолжает удовлетворяться Alluxa. Платформа осаждения SIRRUS™ вместе с экспертизой Alluxa в дизайне и инженерии фундаментально способствовала способности и продвижению в относительно короткий период времени, как демонстрируют эти граничные UNBP.

Статья написана командой инженерии Alluxa (Санта-Роза, штат Калифорния). Для дополнительной информации посетите здесь.

Ссылки

1. SVS. «NASA Scientific Visualization Studio|a Slice of Light: How IRIS Observes the Sun.» SVS, 26 июня 2015.
2. «EUVST – NASA Science.» NASA, NASA, science.
3. «Cloud-Aerosol Transport System (CATS).» Cats.
4. «NASA AOS – the ALICAT Lidar for the AOS-Inclined Orbit: Instrument Overview and Projected Performance.» Aos.gsfc.nasa.gov, aos.gsfc.nasa.gov/meetings-documents-more.htm?id=175.