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Was sind ultradünne Filter?

Was sind ultradünne Filter?

Everix Filters
"Biegsamer" Filter zwischen den Spitzen einer Pinzette

Ultradünne Filter bestehen aus flexiblen Polymeren und Farbstoffen und können sich daher flachen und gekrümmten Oberflächen anpassen. Sie sind kratzbeständig und genauso robust wie die meisten industriellen harten Oxidbeschichtungen. Jeder Filter besteht aus Hunderten bis Tausenden Teilschichten. Mit ultradünnen Filtern lässt sich eine hohe Wellenlängenselektivität im sichtbaren Spektrum und im nahen Infrarotspektrum erreichen. Sie eignen sich aufgrund der geringen Kosten, des niedrigen Gewichts, der geringen Dicke und ihrer Flexibilität ideal für Serienanwendungen.

Bei der Herstellung ultradünner Filter werden die Vorteile der optischen Faserproduktion und der Kunststofffolien-Extrusion kombiniert, um eine präzise Dicke und einen präzisen Brechungsindex zu erreichen. Damit lassen sich kostengünstige, komplexe Mehrlageninterferenzfilter für die Serienfertigung herstellen, bei der weder Laserschäden noch thermische Drift oder engere Betriebstemperaturbereiche ein Problem darstellen. Mögliche Anwendungsbereiche sind unter anderem die Laser-Multiphotonenmikroskopie, Astronomie, Fluoreszenzgeräte, Durchflusszytometrie und andere medizinische Lasersysteme.

Ultradünne Filter haben einige Nachteile, die vor allem durch das Polymersubstrat bedingt sind. Die Betriebstemperatur ist eingeschränkt. Die Filter können bis 30°C Zimmertemperatur verwendet werden, ohne dass Schäden an den Oberflächen der Polymerlagen entstehen. Aus diesem Grund werden ultradünne Filter nicht für Lasersysteme empfohlen, da diese auf der Oberfläche einer Optik viel Wärme erzeugen. Außerdem gibt es eine geringfügige chromatische Verschiebung je nach Einfallswinkel, da sich die Filter biegen lassen. Abbildung 1 zeigt einen ultradünnen Bandpassfilter mit vier Einfallwinkeln von 0° (normaler Einfallwinkel) bis 45°. Ultradünne Filter haben außerdem einen etwas höheren Wellenfrontfehler als starre Glassubstratfilter; je dicker der flexible Filter ist, umso starrer ist er und umso geringer ist der Wellenfrontfehler.

Der deutlichste Vorteil der ultradünnen Filter ist ihre Flexibilität und die Möglichkeit, sich sowohl ebenen als auch gekrümmten Oberflächen anzupassen. Sie lassen sich bequem mit Schere oder Messer per Hand oder bei großen Stückzahlen mit Laserschneidanlagen zuschneiden. Das ultradünne Design minimiert die optische Weglänge und es entfällt eine separate Montage für den Filter. Diese sehr flexiblen Filter bestehen aus bruchsicherem Kunststoffmaterial und lassen sich mit Dicken von weniger als 100 µm, aber auch als starre Ausführungen mit einer Dicke von etwa 500 µm fertigen.

Hauptmerkmale:

  • Flexibles Material
  • Spektralbereich 350 nm bis 1600 nm
  • Notch-, Kanten- und Bandpassfilter erhältlich
  • Notch- und Bandpassfilter für mehrere Wellenlängen möglich
  • Kratzunempfindlich
  • OD 2, Blockung bei OD 4 möglich
  • Erreichbare Transmission >90%
  • Ultradünnes Design (300-500 µm Dicke)
Auswirkungen der Verschiebung des Einfallwinkels auf die Filterreflexion
Abbildung 1: Auswirkungen der Verschiebung des Einfallwinkels auf die Filterreflexion
 Traditionelle FilterHart beschichtete FilterUltradünne Langpassfilter
Substrate: Stack of Glass, Metal, Plastic Single Piece of Glass Stack of Ultra-Thin Polymers
Transmission (VIS only): 75% (approx.) >90% >90%
Clear Aperture: >80% >80% >90%
Thickness: 5mm >1mm 200 - 500µm
Blocking, Optical Density: >OD 4 average >OD 6 absolute >OD 4 average
Temperature Stability: Medium High Medium
Cut-on Steepness: >3% <1% 2%
Cut-on Tolerance: >3% <1% 2%
Preis: $$ $$$ $
RHCP - Right-Handed Circular Polarization
Abbildung 2: Vergleich konventioneller, hart beschichteter und ultradünner Filter
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