Filtros Ópticos Ultra-Estreitos: Estendendo Imagem de Alta Resolução do UV ao LWIR

Figura 1. Visualização do explorador Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) com imagem SJI janelada. (Imagem: Alluxa)

Importância dos Filtros UNBP

Avanços em sensores ópticos e tecnologias de imagem são cada vez mais rapidamente assimilados em como humanos interagem, se entendem e exploram o mundo ao seu redor. O escopo de investigação para dispositivos ópticos é amplo e eles permitem tecnologias dentro, como dispositivos bioMEMS transdérmicos implantados, e além, ou como instrumentos de levantamento espacial implantados como instrumentos de espaço próximo e profundo. Centrais para a funcionalidade de dispositivos ópticos modernos, filtros passa-banda ultra-estreitos (UNBP) de filme fino permitem discriminação de bandas sub-nanométricas dentro de espectros amplos. Estes filtros, pioneiros como filtros NIR DWDM para a indústria de telecomunicações, agora são essenciais na extração de sinal significativo de dispositivos de imagem e sensoriamento operando em qualquer lugar entre o ultravioleta profundo e as bandas do infravermelho médio.

Novas técnicas de deposição, como SIRRUS™, desenvolvidas na Alluxa, transformaram a fabricação de filtros UNBP de um empreendimento de baixa taxa de produção e alto custo em um processo de manufatura altamente determinístico. Atributos críticos de filtro como fator de forma, uniformidade espacial e resolução espectral excederam limites de capacidade/desempenho de anos recentes. Os exemplos a seguir destacam algumas das mais recentes aplicações de UNBPs.

Heliofísica: Filtros Solares UV

Heliofísica, como matéria, veio à tona como curiosidade social e como local de estudo de uma ampla gama de interações sol-terra. Pesquisa em fenômenos de campo magnético/plasma, como ejeções de massa coronal (CMEs), é assunto de grande interesse. Investigações nas últimas duas décadas variam de voos atmosféricos altos a instrumentação a bordo de numerosas missões de voo espacial. Estes observadores solares usaram filtros UNBP multi-comprimento de onda para varreduras de alta resolução espacial e temporal dos segmentos baixo, médio e alto da heliosfera. À medida que a instrumentação de próxima geração está sendo desenvolvida, o requisito para imagem de resolução mais fina de velocidade de plasma (ou seja, perfilamento de temperatura da heliosfera) aumentou. Para atender a esta necessidade, a Alluxa está construindo UNBPs multi-cavidade de alta finesse no UV.

Figura 2. Filtro Solar Ultra-Estreito UV. (Imagem: Alluxa)

Filtros com >500 camadas foram produzidos para espectrógrafos de imagem e outras aplicações de sensoriamento. Usando uma instrumentação de array desenvolvida internamente, filtros Alluxa são mostrados para exibir 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 a configuração de sistema de deposição e metodologias de processo para minimizar perdas (espalhamento + absorção) em filtros de alta contagem de interfaces, uma capacidade crítica para filtros UV de alto desempenho.

Observação Atmosférica: Filtros VIS e NIR

Figura 3. Filtro Passa-Banda Ultra-Estreito VIS, CWL @ 532 nm. (Imagem: Alluxa)

Observação e modelagem atmosférica são uma preocupação principal para todos pegando carona nesta bolha azul. Poderia alterar significativamente vidas individuais e construções geo-econômicas como o sistema mercantil global de emissões de efeito estufa. Especificamente, filtros em 532 nm e 1064 nm serão significativos em melhorar nossa capacidade de medir retroespalhamento e despolarização de volume para perfis diurnos de nuvens e aerossóis na troposfera. Figuras 3 e 4 demonstram o desempenho de um filtro Passa-Banda Ultra-Estreito 532-0.127 e 1064-0.25 OD6, respectivamente, correspondendo de perto à simulação teórica intencional. Os filtros serão implementados em uma missão de voo para uso prático em sensoriamento remoto Lidar atmosférico.

Figura 4. Filtro Passa-Banda Ultra-Estreito NIR, CWL @ 1064 nm. (Imagem: Alluxa)

Monitoramento de Gases: Filtros LWIR

Outra área de experimentação e crescimento é a de monitoramento e análise de gases, particularmente em comprimentos de onda no LWIR. Aplicações a laser neste regime de comprimento de onda variam de procedimentos experimentais de remoção de tatuagem a fabricação de equipamentos médicos. Controlar a largura de banda do laser e atenuar luz fora de banda é chave nestas aplicações e, consequentemente, ultra-estreitos estão rapidamente se tornando um componente crítico. Figura 5 mostra as capacidades da Alluxa de projetar e fabricar confiavelmente um 10.6 mícron com FWHM < 0.1 mícron na região LWIR.

Figura 5. 10.6 mícron Passa-Banda Ultra-Estreito LWIR. (Imagem: Alluxa)

Inovação Contínua

A ampla amplitude de aplicações em constante progresso necessitando filtros passa-banda ultra-estreitos cria a demanda por inovação e melhoria constantes. Desde minimizar perda ou espalhamento no UV, até maior repetibilidade e correspondência teórica no VIS e NIR, até maior transmissão em banda em conjunção com larguras de banda mais estreitas no LWIR, o chamado por inovação continua a ser atendido pela Alluxa. A plataforma de deposição SIRRUS™, junto com a expertise de design e engenharia da Alluxa, contribuiu fundamentalmente para a capacidade e avanço dentro de um período relativamente curto de tempo como demonstrado por estes UNBPs que ultrapassam limites.

Este artigo foi escrito pela Equipe de Engenharia da Alluxa (Santa Rosa, CA). Para mais informações, visite aqui.

Referências

1. SVS. "NASA Scientific Visualization Studio|a Slice of Light: How IRIS Observes the Sun." SVS, 26 June 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.