Filtros ópticos de banda ultraestreita:ampliando imagens de alta resolução de UV para LWIR

Figura 1. Visualização do explorador Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) com imagens SJI em janela. (Imagem:Alluxa)
Os avanços nos sensores ópticos e nas tecnologias de imagem são cada vez mais rapidamente assimilados na forma como os humanos interagem, se compreendem e exploram o mundo ao seu redor. O escopo da investigação para dispositivos ópticos é amplo e eles permitem tecnologias internas, como dispositivos bioMEMS transdérmicos implantados e além, ou como topógrafos de voos espaciais implantados como instrumentos de espaço próximo e profundo. Central para a funcionalidade dos dispositivos ópticos modernos, os filtros ópticos de película fina de passagem de banda ultraestreita (UNBP) permitem a discriminação de bandas subnanométricas dentro de espectros amplos. Esses filtros, pioneiros como filtros NIR DWDM para a indústria de telecomunicações, são agora essenciais na extração de sinais significativos de dispositivos de imagem e detecção operando em qualquer lugar entre as bandas ultravioleta profunda e infravermelha média.

Novas técnicas de deposição, como o SIRRUS™, desenvolvido na Alluxa, transformaram a fabricação de filtros UNBP de um empreendimento de baixo rendimento e alto custo em um processo de fabricação altamente determinístico. Atributos críticos do filtro, como fator de forma, uniformidade espacial e resolução espectral, excederam os limites de capacidade/desempenho dos últimos anos. Os exemplos a seguir destacam algumas das aplicações mais recentes do UNBP.

A heliofísica, como disciplina, ganhou destaque como uma curiosidade social e como um local para o estudo de uma ampla gama de interações sol-terra. A pesquisa sobre fenômenos de campo magnético/plasma, como ejeções de massa coronal (CMEs), é um assunto de grande interesse. 2 As investigações realizadas nas últimas duas décadas vão desde voos atmosféricos elevados até instrumentação a bordo de numerosas missões de voos espaciais. Esses topógrafos solares usaram filtros UNBP de vários comprimentos de onda para varreduras de alta resolução espacial e temporal dos segmentos baixo, médio e alto da heliosfera. À medida que a instrumentação da próxima geração está sendo desenvolvida, a necessidade de imagens de resolução mais precisa da velocidade do plasma (ou seja, perfil de temperatura da heliosfera) aumentou. Para atender a essa necessidade, a Alluxa está construindo UNBPs multicavidades de alta precisão no UV.
Figura 2. Filtro solar UV ultraestreito. (Imagem:Alluxa)
Filtros com> 500 camadas foram produzidos para espectrógrafos de imagem e outras aplicações de detecção. Usando uma série de instrumentação desenvolvida internamente, os filtros Alluxa mostram FWHM <0,5 nm e transmitância de pico de 0,10-0,50 (10-50 por cento), enquanto bloqueiam 200-1200 nm em OD6-12, como visto na Figura 2. Este perfil espectral impressionante é atribuído à configuração do sistema de deposição e metodologias de processo para minimizar perdas (dispersão + absorção) em filtros de alta contagem de interface, uma capacidade crítica para alta realizando filtros UV.
Figura 3. Filtro passa-banda ultraestreito VIS, CWL a 532 nm. (Imagem:Alluxa)
A observação atmosférica e a modelagem são a principal preocupação de todos que viajam nesta bolha azul. Poderia alterar significativamente as vidas individuais e as construções geoeconómicas, como o sistema mercantil global de emissões de gases com efeito de estufa. Especificamente, filtros em 532 nm e 1064 nm serão significativos na atualização de nossa capacidade de medir retroespalhamento e despolarização de volume para perfis diurnos de nuvens e aerossóis na troposfera. As Figuras 3 e 4 demonstram o desempenho de um filtro passa-banda ultraestreito 532-0,127 e 1064-0,25 OD6, respectivamente, correspondendo de perto à simulação teórica pretendida. Os filtros serão implementados em uma missão de voo para uso prático em sensoriamento remoto Lidar atmosférico. 3, 4
Figura 4. Filtro passa-banda ultraestreito NIR, CWL @ 1064 nm. (Imagem:Alluxa)
Outra área de experimentação e crescimento é a de monitoramento e análise de gases, particularmente em comprimentos de onda no LWIR. As aplicações do laser neste regime de comprimento de onda variam desde procedimentos experimentais de remoção de tatuagens até a fabricação de equipamentos médicos. Controlar a largura de banda do laser e atenuar a luz fora de banda é fundamental nessas aplicações e, consequentemente, os ultraestreitos estão rapidamente se tornando um componente crítico. A Figura 5 mostra as capacidades da Alluxa para projetar e fabricar de forma confiável um 10,6 mícron com FWHM <0,1 mícron na região LWIR.
Figura 5. Passa-banda ultraestreita LWIR de 10,6 mícrons. (Imagem:Alluxa)
A ampla variedade de aplicações em constante progresso que necessitam de filtros passa-banda ultraestreitos cria a demanda por inovação e melhoria constantes. Da minimização da perda ou dispersão no UV, à maior repetibilidade e correspondência teórica no VIS e NIR, ao aumento da transmissão em banda em conjunto com larguras de banda mais estreitas no LWIR, o apelo à inovação continua a ser atendido pela Alluxa. A plataforma de deposição SIRRUS™, juntamente com a experiência em design e engenharia da Alluxa, contribuiu fundamentalmente para a capacidade e o avanço em um período de tempo relativamente curto, como é demonstrado por esses UNBPs que ultrapassam os limites.

Este artigo foi escrito pela equipe de engenharia da Alluxa (Santa Rosa, CA). Para mais informações, acesse aqui  .

Referências

1. SVS. “Estúdio de visualização científica da NASA | uma fatia de luz:como o IRIS observa o sol.” SVS, 26 de junho de 2015.
2. “EUVST – Ciência da NASA.” NASA, NASA, ciência.
3. “Sistema de Transporte de Aerossóis em Nuvem (CATS).” Gatos.
4. “NASA AOS – o ALICAT Lidar para a órbita inclinada AOS:visão geral do instrumento e desempenho projetado.” Aos.gsfc.nasa.gov, aos.gsfc.nasa.gov/meetings-documents-more.htm?id=175.