Цвета оптических фильтров в ИК детекторах InfraTec
Оптические фильтры, используемые в детекторах InfraTec, изготавливаются из тонких пленок, которые наносятся на подложки, прозрачные в спектральном рабочем диапазоне детектора. Когда электромагнитное излучение проходит через фильтр, между слоями возникает интерференция. Этот волновой оптический эффект может привести к усилению, ослаблению или затуханию волны в зависимости от показателей преломления и толщин пленок. В процессе проектирования фильтров этот эффект используется намеренно, то есть производятся полосовые фильтры, которые являются прозрачными только в небольшом спектральном диапазоне. Однако интерференция не генерирует и не уничтожает энергию. Обычно все излучение, которое не проходит через фильтр, отражается. В целом, закон сохранения энергии применяется следующим образом:
R + T + A + S = 1
R - отношение интенсивности отраженной волны к падающей волне (отражение)
Т - отношение интенсивности пропускаемой волны к падающей волне (пропускание)
A - отношение интенсивности поглощенной волны к падающей волне (поглощение)
S - отношение интенсивности рассеянной волны к падающей волне (рассеяние)
Поглощение происходит в спектральных диапазонах, где поглощает по меньшей мере один оптический компонент на оптическом пути. Рассеянием в чистых и неповрежденных фильтрах обычно можно пренебречь. Какие эффекты являются доминирующими, определяется толщиной и оптическими свойствами материала, особенно показателями преломления и поглощения. Эти свойства зависят от длины волны и могут сильно различаться между дискретными спектральными диапазонами.
Оптические фильтры изготавливаются путем нанесения различных материалов в виде тонких пленок на подходящую подложку один за другим. Как и в любом другом производственном процессе, существуют некоторые отклонения от партии к партии, особенно в толщине пленки. В определенных пределах это может быть компенсировано изменением толщины слоев, нанесенных в конце. Процесс контролируется для достижения задаваемой величины значений оптических свойств. Следовательно, наращивание пленочной системы может незначительно отличаться без какого-либо влияния на оптические свойства. Такое значение задаваемой величины может быть пиком пропускания вокруг центральной длины волны.
Мы воспринимаем цвета в видимом спектральном диапазоне от 380 до 780 нм благодаря взаимодействию излучения, отраженного от освещаемых объектов, и рецепторов человеческого глаза. Оптические свойства в других спектральных диапазонах не имеют значения в этом случае. Это означает: только отраженный (видимый) свет создает цветное впечатление. Другое излучение не может произвести никакого цветного впечатления. Термин «цвет» теряет смысл вне видимого диапазона.
Это всегда вопрос того, для какого спектрального диапазона предназначен фильтр. Полосовые фильтры для видимого диапазона одного и того же типа всегда должны иметь один и тот же цвет, поскольку задаваемая величина значения определена в видимом диапазоне. Если рабочий диапазон фильтра не находится в видимом спектре, ситуация совершенно иная. В случае полосы пропускания, предназначенной для использования в среднем инфракрасном диапазоне, оптические свойства для видимого диапазона практически не имеют значения. Единственная важная вещь - необходимое затухание в этой области. Следовательно, производственный процесс должен быть оптимизирован только для среднего инфракрасного диапазона, а не для видимого. Таким образом, вышеупомянутые производственные отклонения в тонкопленочной системе могут привести к различиям в цвете от партии к партии - но без какого-либо значения для применения фильтра.
Заключение
Цветовые впечатления от оптических фильтров не позволяют сделать вывод об их качестве или их оптических свойствах для работы в инфракрасном спектральном диапазоне.
