超狭帯域光学フィルター:UV から LWIR まで高解像度イメージングを拡張

図 1. ウィンドウ化された SJI 画像を使用したインターフェース領域イメージング スペクトログラフ (IRIS) エクスプローラーの視覚化。 （画像：Alluxa）

光学センサーとイメージング技術の進歩は、人間がどのように対話し、自分自身を理解し、周囲の世界を探索するかにますます急速に組み込まれています。光学デバイスの研究範囲は広く、埋め込まれた経皮バイオMEMSデバイスなどの技術やそれを超えた技術、あるいは近距離および深宇宙機器として配備される宇宙飛行測量器としての技術を可能にします。最新の光学デバイスの機能の中心となる超狭帯域 (UNBP) 薄膜光学フィルターは、広範なスペクトル内のサブナノメートル帯域の識別を可能にします。これらのフィルタは、電気通信業界向けの NIR DWDM フィルタとして開発され、現在では、深紫外帯域と中赤外帯域の間の任意の帯域で動作するイメージング デバイスやセンシング デバイスから意味のある信号を抽出するために不可欠です。

Alluxa で開発された SIRRUS™ などの新しい蒸着技術により、UNBP フィルターの製造が低スループット、高コストの企業から高度に決定論的な製造プロセスに変わりました。フォームファクター、空間均一性、スペクトル分解能などの重要なフィルター属性は、近年の能力/パフォーマンスのしきい値を超えています。次の例では、UNBP の最新のアプリケーションのいくつかを取り上げます。

太陽物理学は、主題として、社会的な好奇心として、また太陽と地球の幅広い相互作用を研究する場として最前線に来ています。コロナ質量放出 (CME) などの磁場/プラズマ現象の研究は、非常に興味深いテーマです。 2 過去 20 年間にわたる調査は、高空飛行から数多くの宇宙飛行ミッションでの計器類まで多岐にわたります。これらの太陽測量士は、太陽圏の低域、中域、高域の高空間および時間分解能スキャンに多波長 UNBP フィルターを使用しました。次世代の機器が開発されるにつれて、プラズマ速度のより高解像度のイメージング（つまり、太陽圏の温度プロファイリング）の要件が増加しています。このニーズに対処するために、Alluxa は UV で高フィネスのマルチキャビティ UNBP を構築しています。

図 2. UV 超狭幅ソーラー フィルター。 （画像：Alluxa）

500 層を超えるフィルターは、イメージング分光器やその他のセンシング用途向けに製造されています。社内で開発された一連の計測器を使用すると、Alluxa フィルタは、図 2 に示すように、FWHM <0.5 nm、ピーク透過率 0.10 ～ 0.50 (10 ～ 50 パーセント) を示し、OD6 ～ 12 で 200 ～ 1200 nm を遮断することが示されています。この優れたスペクトル プロファイルは、高い界面数での損失 (散乱 + 吸収) を最小限に抑えるための成膜システム構成とプロセス方法論に起因すると考えられます。フィルタ。高性能 UV フィルタに不可欠な機能です。

図 3. VIS 超狭帯域フィルタ、CWL @ 532 nm。 （画像：Alluxa）

この青い泡に乗る人にとって、大気の観察とモデリングは最大の関心事です。それは個人の生活や、温室効果ガス排出量などの地球規模の商業システムなどの地経学的構造を大きく変える可能性があります。具体的には、532 nm と 1064 nm のフィルターは、対流圏の日中の雲とエアロゾル プロファイルの後方散乱と体積脱分極を測定する能力を向上させるのに重要です。図 3 と図 4 は、それぞれ 532-0.127 と 1064-0.25 OD6 超狭帯域バンドパス フィルターの性能を示しており、意図した理論的シミュレーションとほぼ一致しています。このフィルターは、大気ライダーのリモートセンシングでの実用化のために飛行ミッションに実装される予定です。 3、4

図 4. NIR 超狭帯域フィルタ、CWL @ 1064 nm。 （画像：Alluxa）

実験と成長のもう 1 つの分野は、特に LWIR の波長でのガスの監視と分析です。この波長領域でのレーザーの用途は、実験的なタトゥー除去手順から医療機器の製造まで多岐にわたります。これらのアプリケーションでは、レーザーの帯域幅を制御し、帯域外光を減衰することが重要であり、その結果、超狭帯域が急速に重要なコンポーネントになりつつあります。図 5 は、LWIR 領域で FWHM <0.1 ミクロンの 10.6 ミクロンを設計および確実に製造する Alluxa の能力を示しています。

図 5. 10.6 ミクロン LWIR 超狭帯域バンドパス。 （画像：Alluxa）

超狭帯域フィルタを必要とする広範なアプリケーションが常に進歩しており、絶え間ない革新と改善が求められています。 UV での損失や散乱の最小化から、VIS および NIR での再現性と理論一致の向上、LWIR でのより狭い帯域幅と組み合わせた帯域内伝送の増加に至るまで、Alluxa はイノベーションへの要求に応え続けています。 SIRRUS™ 成膜プラットフォームは、Alluxa の設計およびエンジニアリングの専門知識と合わせて、これらの限界を押し上げる UNBP によって実証されているように、比較的短期間での機能と進歩に根本的に貢献してきました。

この記事は、Alluxa (カリフォルニア州サンタローザ) エンジニアリング チームによって書かれました。詳細については、 ここをご覧ください。

参考文献

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SVS。 「NASA​​ Scientific Visualization Studio|光のスライス:IRIS が太陽を観察する方法」。 SVS、2015 年 6 月 26 日。

「EUVST – NASA サイエンス」。 NASA、NASA、科学

「クラウド エアロゾル輸送システム (CATS)」。猫。

「NASA AOS – AOS 傾斜軌道用の ALICAT ライダー:機器の概要と予測されるパフォーマンス」。 Aos.gsfc.nasa.gov、aos.gsfc.nasa.gov/meetings-documents-more.htm?id=175。