초협대역 광학 필터:고해상도 이미징을 UV에서 LWIR로 확장

그림 1. 창 SJI 이미지를 사용한 IRIS(Interface Region Imaging Spectrograph) 탐색기 시각화. (이미지 :알룩사)

광학 센서와 이미징 기술의 발전은 인간이 상호 작용하고, 자신을 이해하고, 주변 세계를 탐색하는 방식에 점점 더 빠르게 동화되고 있습니다. 광학 장치에 대한 연구 범위는 광범위하며 이식된 경피 bioMEMS 장치와 같은 내부 기술과 그 이상, 또는 근거리 및 심우주 장비로 배치된 우주 비행 측량사로서의 기술을 가능하게 합니다. 최신 광학 장치 기능의 핵심인 초협대역통과(UNBP) 박막 광학 필터는 넓은 스펙트럼 내에서 나노미터 미만의 대역을 식별할 수 있습니다. 통신 업계에서 NIR DWDM 필터로 처음 사용된 이 필터는 이제 심자외선과 중적외선 대역 사이에서 작동하는 이미징 및 감지 장치에서 의미 있는 신호를 추출하는 데 필수적입니다.

Alluxa에서 개발된 SIRRUS™와 같은 새로운 증착 기술은 UNBP 필터 제조를 낮은 처리량, 고비용 기업에서 매우 결정적인 제조 공정으로 변화시켰습니다. 폼 팩터, 공간 균일성 및 스펙트럼 분해능과 같은 중요한 필터 속성은 최근 몇 년간의 기능/성능 임계값을 초과했습니다. 다음 예는 UNBP의 최신 적용 사례 중 일부를 강조합니다.

태양물리학은 주제로서 사회적 호기심이자 광범위한 태양-지구 상호작용 연구의 장으로서 최전선에 등장했습니다. 코로나질량방출(CME)과 같은 자기장/플라즈마 현상에 대한 연구는 큰 관심을 끄는 주제입니다. 2 지난 20년 동안의 조사는 고공 비행에서부터 수많은 우주 비행 임무에 사용되는 장비에 이르기까지 다양합니다. 이러한 태양 측량사는 태양권의 저, 중, 고 부분에 대한 높은 공간적, 시간적 해상도 스캔을 위해 다중 파장 UNBP 필터를 사용했습니다. 차세대 계측기가 개발됨에 따라 플라즈마 속도의 보다 미세한 해상도 이미징(즉, 태양권의 온도 프로파일링)에 대한 요구 사항이 증가했습니다. 이러한 요구를 해결하기 위해 Alluxa는 UV에 고도의 정교한 다중 캐비티 UNBP를 구축하고 있습니다.

그림 2. UV 초소형 태양광 필터. (이미지 :알룩사)

분광기 이미징 및 기타 감지 응용 분야를 위해 500개 이상의 레이어를 가진 필터가 생산되었습니다. 내부적으로 개발된 일련의 계측기를 사용하여 Alluxa 필터는 그림 2에서 볼 수 있듯이 FWHM <0.5nm 및 최대 투과율 0.10-0.50(10-50%)을 나타내는 동시에 OD6-12에서 200-1200nm를 차단하는 것으로 나타났습니다. 이 인상적인 스펙트럼 프로필은 높은 인터페이스 카운트 필터에서 손실(산란 + 흡수)을 최소화하기 위한 증착 시스템 구성 및 프로세스 방법론에 기인합니다. UV 필터를 수행합니다.

그림 3. VIS 초협대역 통과 필터, CWL @ 532 nm. (이미지 :알룩사)

대기 관측과 모델링은 이 파란 거품을 타는 모든 사람의 주요 관심사입니다. 이는 개인의 삶과 온실가스 배출 글로벌 상업 시스템과 같은 지경학적 구성을 크게 변화시킬 수 있습니다. 특히 532 nm 및 1064 nm의 필터는 대류권의 일주 구름 및 에어로졸 프로필에 대한 후방 산란 및 체적 탈분극을 측정하는 능력을 업그레이드하는 데 중요합니다. 그림 3과 4는 각각 의도된 이론적 시뮬레이션과 거의 일치하는 532-0.127 및 1064-0.25 OD6 Ultra-Narrow Bandpass 필터의 성능을 보여줍니다. 필터는 대기 Lidar 원격 감지에 실제로 사용하기 위한 비행 임무에 구현됩니다. 3, 4

그림 4. NIR 초협대역 통과 필터, CWL @ 1064 nm. (이미지 :알룩사)

실험 및 성장의 또 다른 영역은 특히 LWIR 파장의 가스 모니터링 및 분석 분야입니다. 이 파장 범위의 레이저 응용 분야는 실험적인 문신 제거 절차부터 의료 장비 제조에 이르기까지 다양합니다. 레이저의 대역폭을 제어하고 대역 외 빛을 감쇠시키는 것이 이러한 응용 분야의 핵심이며 결과적으로 초소형 장치가 빠르게 중요한 구성 요소가 되고 있습니다. 그림 5는 LWIR 영역에서 FWHM <0.1 마이크론으로 10.6 마이크론을 설계하고 안정적으로 제조할 수 있는 Alluxa의 역량을 보여줍니다.

그림 5. 10.6미크론 LWIR 초협대역 통과. (이미지 :알룩사)

초협대역 통과 필터를 필요로 하는 다양한 응용 분야가 지속적으로 발전하고 있기 때문에 지속적인 혁신과 개선에 대한 요구가 높아지고 있습니다. UV의 손실 또는 산란 최소화부터 VIS 및 NIR의 더 큰 반복성 및 이론 일치, LWIR의 더 좁은 대역폭과 함께 대역 내 전송 증가에 이르기까지 Alluxa는 혁신에 대한 요구를 계속해서 충족하고 있습니다. SIRRUS™ 증착 플랫폼은 Alluxa의 설계 및 엔지니어링 전문 지식과 함께 이러한 경계를 넓히는 UNBP에서 입증되었듯이 상대적으로 짧은 시간 내에 기능과 발전에 근본적으로 기여했습니다.

이 기사는 Alluxa(캘리포니아주 산타로사) 엔지니어링 팀에서 작성했습니다. 자세한 내용을 보려면 여기를 방문하세요.  .

참고자료

1. SVS. “NASA Scientific Visualization Studio|빛의 조각:IRIS가 태양을 관찰하는 방법.” SVS, 2015년 6월 26일.
2. “EUVST – NASA 과학.” NASA, NASA, 과학.
3. “구름-에어로졸 운송 시스템(CATS).” 고양이.
4. “NASA AOS – AOS 경사 궤도용 ALICAT 라이더:기기 개요 및 예상 성능.” Aos.gsfc.nasa.gov, aos.gsfc.nasa.gov/meetings-documents-more.htm?id=175.