Основные характеристики инфракрасного пропускающего фильтра - скорость пропускания и глубина отсечения в конкретном диапазоне - напрямую зависят от синергического выбора материала фундамента и покрытых материалов, что требует комплексного рассмотрения на основе диапазона длин волн цели, экологической толерантности и стоимости.

Базовый материал: краеугольный камень оптических и механических свойств

Фундамент является носителем фильтра, первым условием которого является высокая прозрачность и стабильные механические и химические свойства в полосе пропускания цели.

Коротковолновое инфракрасное излучение (SWIR, 1 - 3 мкм): обычно используемое оптическое стекло (например, BK7) или расплавленный кварц. Коэффициент теплового расширения последнего крайне низок, а экологическая стабильность лучше.

Инфракрасный диапазон средних волн (MWIR, 3 - 5 мкм): основным материалом является монокристаллический германий (Ge), его высокая скорость преломления, хорошая светопроницаемость, но дорогостоящая и хрупкая; Сульфид цинка (ZnS) и селенид цинка (ZnSe) являются отличными альтернативами, особенно ZnSe, который имеет очень широкий диапазон пропускания как в MWIR, так и в длинноволновом инфракрасном диапазоне (LWIR), но имеет относительно низкую твердость.

длинноволновой инфракрасный диапазон (LWIR, 8 - 14 мкм): монокристаллический германий по - прежнему важен, кремний (Si) также часто используется для 8 - 12 мкм из - за его высокой твердости и низкой стоимости; Кроме того, кристаллы, такие как хлорид натрия (NaCl) и бромид калия (KBR), имеют чрезвычайно широкий диапазон пропускания света, но чрезвычайно подвержены приливам и нуждаются в строгой защите.

II. Уплотненный материал: ключ к реализации спектрального "скрининга"

Принцип тонкопленочной интерференции лежит в основе реализации функции полосы пропускания и состоит из диафрагмы среды с высоким коэффициентом преломления (H) и низким коэффициентом преломления (L) путем чередования испарения.

Пары материалов: Классическая комбинация включает германий (Ge) как слой H с оксидом кремния (SiO) или сульфид цинка (Zns) как слой L. Например, в области MWIR / LWIR комбинация Ge / Zns широко используется из - за ее хорошей разницы в скорости преломления и экологической долговечности.

Прорывы и тенденции: достижения в области материаловедения стимулируют применение новых материалов:

Оксидные альтернативы: например, диоксид титана (TiOneneneek), пятиокись тантала (Ta2O₅) и другие используются в ближнем инфракрасном диапазоне, обеспечивая более высокий порог и стабильность лазерного повреждения.

Аморфная пленка: использование аморфного кремния (a - Si), аморфного германия (a - Ge) и т. Д. Уменьшает потери рассеяния, вызванные границами кристаллов, и улучшает оптическую однородность и производительность.

Конструкция прочности и долговечности: путем введения карбида германия (GeC), алмазного углерода (DLC) и других твердых материалов в качестве защитного слоя или мембранного компонента, значительно повышается износостойкость фильтра, коррозионная стойкость, адаптация к суровым условиям.

Выводы:

Конструкция современных инфракрасных фильтров превратилась в системный проект. При выборе, сначала в соответствии с рабочим диапазоном, чтобы выбрать основу, а затем в соответствии с точностью полосы пропускания, требованиями к отсечению, твердостью окружающей среды (термостойкость, влагоустойчивость, ударопрочность) и стоимостью, выберите подходящую систему покрытых материалов и конструкцию мембранной системы. Прорывы в области материаловедения, особенно разработка новых твердых материалов, низких потерь и высокостабильных покрытий, способствуют развитию инфракрасных фильтров в направлении более высокой производительности, меньших размеров, более длительного срока службы и более широкой адаптации к окружающей среде.