Future of
Optical Filters

Lichtquellen, digitale Sensoren und Beschichtungskammertechnologien werden immer weiter verbessert, und so werden natürlich auch optische Filter weiterentwickelt und optimiert. Optische Filter spielen eine entscheidende Rolle bei äußerst anspruchsvollen Anwendungen in Automatisierungstechnik, Energietechnik, medizinischer Bildgebung, Sicherheitstechnik und Multielement-Optiken.

Diese Fortschritte erfordern Entwicklungen aus neuen Substraten wie flexiblen Dünnschichtpolymeren und IR-tauglichen Materialien wie Silizium und Germanium oder mit neuen Chemikalien und Verbindungen, die Filter mit hoher Transmission und hoher Blockung im UV- und Vis-Spektrum ergeben. Fortschritte in der Beschichtungskammertechnologie haben die Herstellung von Filtern mit höherer Präzision und Bandbreiten von <1nm bei Toleranzen von <1%, ermöglicht und damit die Grenzen des Machbaren bei leistungsfähigsten Spektrometern deutlich erweitert. Mit jedem Fortschritt wurden die Toleranzen und Spezifikationen weiter optimiert, um Präzisionssubstrate mit verbesserter Oberflächenqualität, Oberflächenebenheit, Parallelität und transmittierter Wellenfront zu erhalten.

Neue Materialien, Spezifikationen im Sub-Nanometer-Bereich, Abdeckung des tiefen UV- bis fernen IR-Spektrum und verschiedene verbesserte Toleranzen werden die Fortschritte in der Optik und Photonik bei nahezu allen Konsumgüter- und Forschungsanwendungen noch weiter voranbringen.

• Ultraschmal
   
• Erweiterung des Spektralbereichs
   
• Dünn, flexibel
   
• Engere Toleranzen und Spezifikationen
   

Ultraschmalbandige Konzeption

Laserlinienfilter mit Bandbreiten von nur 1,5 – 2 nm gibt es schon seit vielen Jahren, doch dank neuer Fortschritte in der Beschichtungs- und Messtechnik sind bei Laserlinienfiltern nun Bandbreiten von <1nm im gesamten sichtbaren Spektrum möglich. Von dieser Präzision werden Einzelphotonen-Anwendungen, Raman-Spektroskopie und andere Bildgebungsanwendungen, die sehr schwache Signale detektieren, in hohem Maße profitieren.

Abbildung 1 (links): Transmissionsdiagramme für extrem schmale Bandpassfilter mit 355 nm und 533 nm

Erweiterung des Spektralbereichs

Hartbeschichtete Filter werden hauptsächlich zur Fokussierung im Vis- und NIR-Spektrum im Bereich von etwa 400–1800 nm eingesetzt. Durch die jüngsten Fortschritte und Weiterentwicklungen in der Beschichtungs- und Werkstofftechnik wurde diese Spanne im UV-Bereich bis hinunter zu 250 nm und im IR-Bereich bis hoch auf 7300 nm ausgedehnt.

Abbildung 2 (links): Transmissionsdiagramm für den Infrarot-Langpassfilter 7,30 µm, 25 mm Durchmesser (#68-656)

Dünne, flexible Materialien

Ultradünne, flexible Filter mit einer Dicke von nur 200 µm sind aus einem Polymermaterial aufgebaut und werden mithilfe eines einzigartigen Extrusionsverfahrens realisiert. Diese Filter sind kratzfest und flexibel, sodass sie sich bedeutend leichter in optische Systeme mit sehr kompakter Bauform oder überaus komplexen Formfaktoren integrieren lassen.

Abbildung 3 (links): Struktur der flexiblen Filter aus Polymermaterial

Engere Toleranzen und Spezifikationen

Sputtering-Anlagen, die zur Beschichtung von Filtern eingesetzt werden, arbeiten mit gefährlich hohen Temperaturen und Drücken sowie mit Partikeln, die extrem hohe Geschwindigkeiten erreichen. Dadurch kann es sich sehr schwierig gestalten, eine saubere, makellose und ebene Filteroberfläche zu erzielen. Oberflächenspezifikationen wie Parallelität, Oberflächenqualität, Oberflächenebenheit, transmittierte Wellenfront und Krümmungs- oder Unregelmäßigkeits-Passfehler leiden bei den herkömmlichen Magnetron- und Ionenstrahlsputtering-Anlagen meistens. Technische Fortschritte bei diesen Verfahren werden Filter mit engeren Oberflächentoleranzen ermöglichen.

Abbildung 4 (rechts): Sputtering-Anlage von EO zur Beschichtung von optischen Filtern