10 основных применений отсекающих стеклянных фильтров в оптических системах

Обрезные стеклянные фильтры являются одними из наиболее универсальных компонентов современных оптических систем. , что позволяет точно выбирать длину волны для различных приложений, от медицинской диагностики до аэрокосмической визуализации. Используется ли в качестве длиннопропускной оптический фильтр для устранения коротковолнового шума или как инфракрасное отсекающее стекло Чтобы блокировать ИК-излучение в цифровых камерах, эти фильтры решают конкретные, измеримые оптические проблемы, с которыми не может справиться ни один другой компонент. В этой статье подробно описаны 10 лучших реальных приложений и объяснены технические причины каждого варианта использования.

Что такое отсекающий стеклянный фильтр и как он работает?

Ан стекло оптического отсекающего фильтра представляет собой избирательно пропускающее цветное оптическое стекло, которое создает резкую границу между передаваемыми и блокируемыми длинами волн. Ниже предельной длины волны свет сильно поглощается; выше него передача высокая — обычно превышает 80–90% . Этот крутой спектральный переход достигается за счет легирования стеклянной подложки специальными красителями из оксидов металлов, таких как железо, хром, никель или титан, которые изменяют характеристики поглощения стекла для разных диапазонов длин волн.

Две наиболее распространенные конфигурации:

• Длиннопроходной оптический фильтр: Передаёт длины волн выше точки отсечки (например, пропускает красный и ближний ИК-диапазон, блокирует УФ и синий).
• Короткопроходной/УФ-ИК оптический фильтр: Передаёт более короткие длины волн, блокируя более длинные, часто используется для устранения ИК-загрязнения в системах видимого света.

Варианты с отсечкой УФ-излучения обычно предлагают длину волны отсечки, регулируемую между 350–500 нм , а конфигурации с ИК-блокировкой ориентированы на диапазон 700–1100 нм в зависимости от требований приложения.

10 основных применений отсекающих стеклянных фильтров в оптических системах

1. Защита цифровой камеры и датчика изображения.

Датчики CMOS и CCD чувствительны в ближнем инфракрасном диапазоне (до 1100 нм), который человеческий глаз не видит. Без инфракрасное отсекающее стекло В результате установки фильтра на оптическом пути захваченные изображения демонстрируют неестественную цветопередачу: оттенки кожи кажутся красноватыми, растительность выглядит светлее, а баланс белого сильно искажается. Прецизионные ИК-фильтры, расположенные над датчиком, корректируют это, блокируя длины волн примерно выше 650–700 нм , согласовывая реакцию датчика с человеческим зрением.

2. Флуоресцентная микроскопия и биомедицинский анализ

При флуоресцентной микроскопии образцы возбуждаются определенной длиной волны (например, синим лазером с длиной волны 488 нм), и излучаемая флуоресценция — обычно в 10 000–100 000 раз слабее возбуждающего света — должна быть изолирована для обнаружения. А длиннопропускной оптический фильтр размещенный на пути излучения, блокирует длину волны возбуждения, пропуская при этом более слабое флуоресцентное излучение, что позволяет проводить количественный анализ с соотношением сигнал/шум, который в противном случае был бы невозможен. Этот метод лежит в основе проточной цитометрии, FISH-анализа и иммунофлуоресцентного окрашивания.

3. Оборудование для УФ-стерилизации и фототерапии.

Медицинские устройства для фототерапии, в том числе лампы для ПУВА-терапии и установки для лечения неонатальной желтухи, требуют точной изоляции УФ-диапазона. УФ-диапазон прецизионный оптический фильтр из стекла гарантирует, что пациенту доставляется только терапевтическая длина волны (например, УФА с длиной волны 315–400 нм), блокируя при этом вредные более короткие волны УФ-В/УФ-С. Точность измерений в приборах УФ-дозиметрии также зависит от отсекающих фильтров, устраняющих помехи видимого света.

4. Спектрофотометрия и аналитические приборы.

Спектрофотометры, используемые в биохимическом и химическом анализе, основаны на стекло оптического отсекающего фильтра для устранения рассеянного света — света с длинами волн, отличными от длины волны измерения, который достигает детектора и вносит систематическую ошибку. В высокопроизводительных спектрофотометрах УФ-ВИД уровень рассеянного света ниже 0,01% Т необходимы для точных измерений поглощения при высоких концентрациях. Обрезающие фильтры, расположенные в оптическом тракте, подавляют дифракцию второго порядка и широкополосное рассеяние на решетке монохроматора.

5. Системы машинного зрения и промышленного контроля

Системы промышленного машинного зрения, работающие в условиях смешанного окружающего освещения (флуоресцентного, светодиодного и дневного света), используют УФ-ИК-оптические фильтры чтобы сузить спектральный отклик камеры в соответствии с источником освещения. Например, система, использующая ИК-подсветку с длиной волны 850 нм с длиннопропускным фильтром на длине волны 800 нм, эффективно делает объект невидимым для окружающего видимого света, устраняя мерцание и улучшая согласованность контроля. Это имеет решающее значение для высокоскоростного обнаружения дефектов на производственных линиях, работающих при 500–2000 деталей в минуту .

6. Солнечная энергия и фотоэлектрические испытания

Системы солнечного симулятора, используемые для характеристики фотоэлектрических элементов, должны точно воспроизводить солнечный спектр AM1,5 (300–2500 нм). Прецизионный оптический фильтр из стекла Компоненты используются для формирования выходного спектра симуляторов ксеноновой дуги или светодиодов, регулируя спектральное распределение в соответствии со стандартными условиями испытаний. Ошибки спектрального согласования напрямую приводят к ошибкам измерения тока короткого замыкания, поэтому выбор фильтра имеет решающее значение. Соответствие симулятора IEC 60904-9 класса A .

7. Астрономические оптические системы и системы ночного видения.

Системы астрономической визуализации, нацеленные на узкие линии излучения (H-альфа при 656 нм, OIII при 501 нм), используют длиннопропускные фильтры с отсечкой для блокировки фона неба и широкополосного светового загрязнения при передаче целевого излучения. Приборы ночного видения, использующие усилители изображения Gen II или Gen III, включают в себя инфракрасное отсекающее стекло элементы для определения верхнего предела длины волны чувствительности трубки, предотвращая ослепление системы светодиодными источниками ближнего ИК-диапазона. Типичные точки отсечки ИК-излучения для этих приложений варьируются от от 900 до 1100 нм .

8. Лазерные системы и оптическая изоляция.

В лазерных системах измерения и обработки материалов стекло оптического отсекающего фильтра используется в качестве элемента сброса или очистки луча для подавления усиленного спонтанного излучения (ASE) и утечки длины волны накачки. Например, в лазерной системе Nd:YAG, работающей на длине волны 1064 нм, длиннопропускной фильтр с отсечкой на длине волны 1000 нм блокирует остаточный свет накачки с длиной волны 808 нм, который в противном случае мог бы загрязнить выходной луч или повредить последующие детекторы.

9. Безопасность, наблюдение и биометрические системы

Камеры распознавания лиц и идентификации по радужной оболочке обычно работают в ближнем ИК-диапазоне (780–940 нм) и работают при любых условиях освещения. А УФ-ИК-оптический фильтр настроенный как блокировщик видимого света / ИК-фильтр полосы пропускания, гарантирует, что датчик получает только структурированное ИК-излучение, отраженное от объекта, устраняя видимые помехи от окружающего света. Это в равной степени повышает точность распознавания при дневном освещении, в офисе и в условиях низкой освещенности — требование для Стандарты биометрических изображений ISO/IEC 19794-6. .

10. Авиационная, военная оптика и оптика дистанционного зондирования Земли.

Использование бортовых и спутниковых приборов дистанционного зондирования Земли. прецизионный оптический фильтр из стекла для выделения определенных спектральных полос для анализа растительности (NDVI), картирования минералов и зондирования атмосферы. Военные системы наведения используют двухдиапазонные ИК-фильтры для переключения между средневолновыми (3–5 микрон) и длинноволновыми (8–12 микрон) ИК-диапазонами для идентификации угроз. В таких средах с высокой надежностью долговечность фильтров обеспечивается в диапазоне температур от от -55°С до 125°С устойчивость к влажности и радиации являются обязательными характеристиками.

Обзор приложения: типы отсекающих фильтров по вариантам использования

Производительность передачи данных в зависимости от типа фильтра

Понимая, насколько разные прецизионный оптический фильтр из стекла Варианты, работающие в разных диапазонах длин волн, являются ключом к выбору правильного компонента. На приведенной ниже диаграмме показаны типичные профили передачи для трех распространенных конфигураций отсекающего фильтра:

Ключевые характеристики, которые следует учитывать при выборе прецизионного стекла для оптического фильтра

Не все фильтры среза работают одинаково. При поиске прецизионный оптический фильтр из стекла для конкретного применения оцените следующие параметры:

• Точность длины волны отсечки: Длина волны, при которой пропускание падает до 50 % от пикового значения, должна быть указана с допуском ±5 нм или меньше для критических применений.
• Глубина блокировки: Оптическая плотность (ОП) в заблокированной зоне — ОП 3 (0,1% Т) — стандартная; OD 5 или выше требуется для флуоресцентных и лазерных применений.
• Передача в полосе пропускания: Должно быть стабильно выше 80–90% в желаемой полосе пропускания без провалов поглощения.
• Качество поверхности: Спецификация с нуля (например, 60-40 или 40-20) влияет на рассеянный свет в прецизионных оптических системах.
• Термическая и химическая стабильность: Важен для наружного, промышленного и медицинского оборудования, работающего в широком диапазоне температур.
• Размерный допуск: Диаметр, толщина и плоскостность должны соответствовать оптическому узлу, в который встроен фильтр.

Промышленный спрос на длиннопропускные и УФ-ИК-оптические фильтры: контекст роста

О компании Наньтун Сянъян Оптический Элемент Лтд.

A стеклянный фильтр с отсечкой — это тип стекла с особыми оптическими свойствами, избирательно пропускающий или блокирующий свет в определенном диапазоне длин волн. Это цветное оптическое стекло с избирательным пропусканием, которое сильно поглощает коротковолновый свет, например ультрафиолетовый, синий и зеленый, и эффективно пропускает длинноволновый свет, например желтый, оранжевый, красный и ближний инфракрасный диапазон. Его характеристика «отсечки» относится к резкому ослаблению света ниже определенной длины волны, образуя кривую спектрального отклика, подобную переключателю. Это достигается путем легирования стеклянной подложки специальными красителями из оксидов металлов, таких как железо, хром, никель и титан.

Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd. была основана в 1996 году. Это высокотехнологичное предприятие в провинции Цзянсу, занимающее площадь 10 000 квадратных метров , специализирующаяся на производстве и обработке цветного оптического стекла, бесцветного оптического стекла, а также трафаретной печати и закалки плоского стекла. Система управления качеством компании соответствует Стандарты качества продукции ISO 9001-2000. и сертификация системы качества 3C.

Как профессиональный OEM стеклянный фильтр с отсечкой поставщик и завод по производству стеклянных фильтров ODM в Китае, компания Nantong Xiangyang управляет двумя специализированными подразделениями:

• Отдел производства оптических компонентов: Специализируется на цветных фильтрах и прецизионный оптический фильтр из стекла для цветного и бесцветного оптического стекла, охватывающего ультрафиолетовую, видимую, ближнюю инфракрасную и инфракрасную области длин волн. Продукция широко применяется в оптических приборах, медицинских приборах, биохимических и аналитических приборах, электронике, авиации, военных и научных исследованиях.
• Подразделение изделий из плоского стекла: Занимается глубокой обработкой, шелкографией и закалкой стекла на автоматизированном оборудовании из Германии, Японии и Швейцарии. Продукция охватывает лифты, бытовую технику, приборы и высокоинтеллектуальные электронные переключатели по сотням спецификаций.

Часто задаваемые вопросы