Filtros ópticos de banda ultraestrecha:ampliación de imágenes de alta resolución de UV a LWIR

Figura 1. Visualización del explorador del espectrógrafo de imágenes de región de interfaz (IRIS) con imágenes SJI en ventanas. (Imagen:Alluxa)

Los avances en sensores ópticos y tecnologías de imágenes se asimilan cada vez más rápidamente a la forma en que los humanos interactúan, se comprenden a sí mismos y exploran el mundo que los rodea. El alcance de la investigación sobre dispositivos ópticos es amplio y permiten tecnologías internas, como dispositivos bioMEMS transdérmicos implantados y más allá, o como topógrafos de vuelos espaciales desplegados como instrumentos en el espacio cercano y profundo. Los filtros ópticos de película delgada de paso de banda ultraestrecho (UNBP), fundamentales para la funcionalidad de los dispositivos ópticos modernos, permiten la discriminación de bandas subnanométricas dentro de espectros amplios. Estos filtros, pioneros como filtros NIR DWDM para la industria de las telecomunicaciones, ahora son esenciales para extraer señales significativas de dispositivos de imágenes y sensores que operan en cualquier lugar entre las bandas ultravioleta profunda e infrarroja media.

Nuevas técnicas de deposición, como SIRRUS™, desarrollada en Alluxa, han transformado la fabricación de filtros UNBP de una empresa de alto costo y bajo rendimiento a un proceso de fabricación altamente determinista. Los atributos de filtro críticos, como el factor de forma, la uniformidad espacial y la resolución espectral, han excedido los umbrales de capacidad/rendimiento de los últimos años. Los siguientes ejemplos destacan algunas de las últimas aplicaciones de UNBP.

La heliofísica, como materia de estudio, ha pasado a primer plano como curiosidad social y como lugar para el estudio de una amplia gama de interacciones Sol-Tierra. La investigación de fenómenos de campo magnético/plasma, como las eyecciones de masa coronal (CME), es un tema de gran interés. 2 Las investigaciones de las últimas dos décadas abarcan desde vuelos en alta atmósfera hasta instrumentación a bordo de numerosas misiones de vuelos espaciales. Estos topógrafos solares han utilizado filtros UNBP de múltiples longitudes de onda para escaneos de alta resolución espacial y temporal de los segmentos bajo, medio y alto de la heliosfera. A medida que se desarrolla la instrumentación de próxima generación, ha aumentado la necesidad de obtener imágenes de resolución más fina de la velocidad del plasma (es decir, perfiles de temperatura de la heliosfera). Para abordar esta necesidad, Alluxa está construyendo UNBP multicavidad de alta delicadeza en la UV.

Figura 2. Filtro solar UV ultraestrecho. (Imagen:Alluxa)

Se han producido filtros con>500 capas para espectrógrafos de imágenes y otras aplicaciones de detección. Utilizando una serie de instrumentación desarrollada internamente, se muestra que los filtros Alluxa exhiben FWHM <0,5 nm y una transmitancia máxima de 0,10-0,50 (10-50 por ciento), mientras bloquean 200-1200 nm en OD6-12, como se ve en la Figura 2. Este impresionante perfil espectral se atribuye a la configuración del sistema de deposición y a las metodologías de proceso para minimizar las pérdidas (dispersión + absorción) en un alto recuento de interfaces. filtros, una capacidad crítica para los filtros UV de alto rendimiento.

Figura 3. Filtro de paso de banda ultraestrecho VIS, CWL a 532 nm. (Imagen:Alluxa)

La observación y el modelado atmosférico son una de las principales preocupaciones de todos los que viajan en esta burbuja azul. Podría alterar significativamente las vidas individuales y las construcciones geoeconómicas, como el sistema mercantil global de emisiones de gases de efecto invernadero. Específicamente, los filtros a 532 nm y 1064 nm serán importantes para mejorar nuestra capacidad de medir la retrodispersión y la despolarización del volumen de los perfiles diurnos de nubes y aerosoles en la troposfera. Las Figuras 3 y 4 demuestran el rendimiento de un filtro de paso de banda ultraestrecho OD6 532-0,127 y 1064-0,25, respectivamente, que coincide estrechamente con la simulación teórica prevista. Los filtros se implementarán en una misión de vuelo para uso práctico en teledetección atmosférica Lidar. 3, 4

Figura 4. Filtro de paso de banda ultraestrecho NIR, CWL a 1064 nm. (Imagen:Alluxa)

Otra área de experimentación y crecimiento es la del monitoreo y análisis de gases, particularmente en longitudes de onda en el LWIR. Las aplicaciones del láser en este régimen de longitud de onda van desde procedimientos experimentales de eliminación de tatuajes hasta la fabricación de equipos médicos. Controlar el ancho de banda del láser y atenuar la luz fuera de banda es clave en estas aplicaciones y, en consecuencia, los dispositivos ultraestrechos se están convirtiendo rápidamente en un componente crítico. La Figura 5 muestra las capacidades de Alluxa para diseñar y fabricar de manera confiable un 10,6 micrones con FWHM <0,1 micrones en la región LWIR.

Figura 5. Paso de banda ultraestrecho LWIR de 10,6 micrones. (Imagen:Alluxa)

La amplia gama de aplicaciones en constante progreso que necesitan filtros de paso de banda ultraestrechos crea la demanda de innovación y mejora constantes. Desde minimizar la pérdida o dispersión en el UV, hasta una mayor repetibilidad y coincidencia teórica en el VIS y NIR, pasando por una mayor transmisión dentro de banda junto con anchos de banda más estrechos en el LWIR, Alluxa continúa satisfaciendo el llamado a la innovación. La plataforma de deposición SIRRUS™, junto con la experiencia en diseño e ingeniería de Alluxa, ha contribuido fundamentalmente a la capacidad y el avance en un período de tiempo relativamente corto, como lo demuestran estos UNBP que traspasan los límites.

Este artículo fue escrito por el equipo de ingeniería de Alluxa (Santa Rosa, CA). Para obtener más información, visita aquí  .

Referencias

1. SVS. "Estudio de visualización científica de la NASA | un trozo de luz:cómo IRIS observa el sol". SVS, 26 de junio de 2015.
2. “EUVST – Ciencia de la NASA”. NASA, NASA, ciencia.
3. “Sistema de transporte de aerosoles en la nube (CATS)”. Gatos.
4. “NASA AOS:el Lidar ALICAT para la órbita inclinada AOS:descripción general del instrumento y rendimiento proyectado”. Aos.gsfc.nasa.gov, aos.gsfc.nasa.gov/meetings-documents-more.htm?id=175.