过滤器如何缩短MWIR设备的上市时间

过滤器如何缩短MWIR设备的上市时间

在许多领域,例如吸收气体,使用中波(也称为中波)红外(MWIR)光至关重要。房屋和设备的热监测;用于地形,人员和车辆成像的军事增强视觉系统;和环境气体监测。

在其他应用中,MWIR范围内的红外甚至可用于诊断奶牛的妊娠。

与其他类型的红外(IR)光学系统一样,滤光器对于确保MWIR硬件的成功运行至关重要。这些滤光片有助于传输所需的波长,同时根据应用程序的要求阻止其他波长。

有时,设计人员和工程师可能会提供比必要条件更为严格的过滤器规格,而没有考虑设计的其他部分可能已经满足的需求。

由于这些更加严格的规范,设计可能变得更加难以实现,这意味着它们需要花费更长的时间才能推向市场,并且涉及的费用可能超出必要。

通过从一开始就寻求质量建议,然后对设计过程进行一系列直接的修改,公司可以在实现目标的同时节省时间和金钱。

MWIR滤波器

一个 MWIR滤波器 是在MWIR范围内运行的光学设备–范围从3到6微米。过滤器由具有多层薄膜结构的基材组成。这些基板可以透射所需的IR波长,同时阻挡其他波长。

MWIR滤光片通常是边通或带通滤光片,它们的波长选择性提高了MWIR检测或成像系统中检测器的信噪比。

滤光片允许应用接收正确运行所需的波长。存在一些可能影响过滤器的关键特性’满足应用程序的能力’s needs.

这些特征包括透射和阻挡的波长范围,表面质量,滤光片通过的红外能量总量,以及在应用中保留这些特征的能力’的操作环境。

为了严格控制过滤器,制造商必须使过滤器的结构与应用设计的规格正确匹配’ characteristics.

表面质量

表面质量和表面缺陷的存在(或不存在)会影响图像质量。在某些情况下,例如当应用程序被设计为仅测量特定设置中存在的MWIR光量时,表面缺陷就不再那么重要了。

但是,有时这种影响更为重要。例如,将MWIR转换为旨在供人眼观看的图像的成像应用程序。缺陷可能会影响图像质量,在这种情况下,图像质量至关重要。

设计人员倾向于应用比要求更严格的表面质量规范。由于MWIR波长比可见光谱中的波长长得多,因此在MWIR光下肉眼在环境光下可见的缺陷将不可见。这是因为波长太长而无法突出缺陷。

即使在需要成像功能的应用中,表面质量也经常出现‘over specified’. When filter surface quality is 超过指定 , yields can decline substantially, increasing the final filter cost.

传输特性

被滤光片阻挡或透射的波长组形成其预期功能的核心。根据应用程序的设计,可能需要带通滤波器来传输MWIR范围内的相邻波长带。

另外,某些应用可能需要长波(透射特定波长的光)或短波(透射特定波长的光)过滤。

随着波长范围变窄,透射的光量减少。制造商必须定期平衡过滤器’特定的波长传输带,其中红外能量的总量通过滤光片以实现设计’s requirements.

例如,传感器必须接收特定量的能量才能做出反应。如果滤镜无法传输足够的红外能量以满足传感器的要求’的规格,那么设计根本无法正常工作。

限制传输带的大小,同时提供更多的波长选择性,同时也会减少能够通过的总潜在光。 因此,这实际上可能会损害检测器’的功能(如果未解决)。

环境因素

过滤器必须能够在所需的应用程序环境中工作。例如,在制造设施中在湿度水平或温度下稳定的涂层在应用中的反应可能非常不同’的最终操作环境。

过滤器构造

用于涂覆过滤器的生产方法对控制过滤器的能力有很大影响。最 MWIR滤波器 使用蒸发方法涂覆涂层。在该过程中,加热涂层化合物直至其呈蒸汽状态,然后使该蒸汽冷凝在基材上。

Iridian使用另一种方法:高能溅射。尽管此技术通常在其他波长范围内使用(例如,在可见或近红外(NIR)波长范围内),但它很少用于解决MWIR范围内的需求,因为在这些情况下,使用涂层很重要在MWIR中传输的材料。

作为一种方法,溅射与蒸发相比具有一些明显的优势。使用这种方法镀膜的过滤器具有环保性能,允许制造商对传感器进行大量控制’最终的光谱特性。

常见过滤器问题

设计选择可能会带来意想不到的后果,甚至超出性能特征的任何折衷。尽管MWIR过滤器在众多行业中都很流行,但即使是最有经验的设计人员也可以通过其过滤器规格和设计来提出多余的制造挑战。

在高级级别上,设计师可能会面对像科学家这样的挑战,而不是工程师。他们考虑了什么是最理想的解决方案,却没有考虑到现实世界中的工作条件可能会接受不太理想的选择。这可能会导致规格过于严格,从而导致成本过高。

例如,设计人员可能要求在过滤器表面上严格规定缺陷的规格。在应用涉及传感而不是完整成像的情况下,与表面有关的质量规格可能是不合理的,只要有足够的红外光仍然可以到达检测器,而又不影响信噪比。

正确的设计方法很大程度上取决于要设计的应用程序。例如,设计用于军事用途的成像系统可能需要很高的图像完整性,因为操作员将需要能够识别显示器上的物体并对之做出反应。在诸如MWIR气体传感的其他应用中,这可能不是需要考虑的因素。

设计阶段的通信问题可能会引起问题,尤其是在假设将一个大型过滤器切成几个较小的过滤器比一开始就订购尺寸合适的过滤器更具成本效益的情况下。

这可能在很大程度上导致对标准化性能的不必要需求,并带来相当大的成本影响。尽管在整个制造过程中为设备设计适当调整过滤器的尺寸可能会导致额外的加工成本,但这仍可能低于生产完全兼容的较大零件所产生的成本。即使考虑到定制处理的成本,这也可能导致较低的财务影响。

系统的其他要素’的硬件会影响滤波器设计及其相关要求。一个 红外探测器 只能在一定范围内工作,并且超出该范围的光线不会在检测器上记录。这些限制可能成为过滤器的积极特征’s design, however.

例如,如果检测器不响应2微米以下的波长,那么设计滤镜以阻挡1到2微米之间的任何物体在经济上都不明智。

在设计过程中尽早考虑滤光片,可以重新设计光路布局,从而影响滤光片’的成本,复杂性和可实现的性能。

调整光路内滤光片的位置和大小,甚至重新设计检测器(以及光路)的位置,都可能改变整个工业设计,也可能改变设备’的操作。这样,检测技术的改变可以导致更有效的最终产品。

全面了解应用程序’设计兼顾商业和技术要求的过滤器解决方案之前的真正需求可以抢先并有助于避免在过滤器制造中可能发生的问题。

制造过程本身会对满足设计规范的难度产生有利或不利的影响,并对定制设计或规范的周转时间产生重大影响。 Iridian从订购到产品交付通常需要6到8周的周转时间。

如果过滤器制造商不与系统设计师合作或无法探索制造过程的复杂性,那么成功完成过滤器构建可能会出现无法预料的延迟。这可能会使整个项目延迟,有时甚至会延迟数月,从而增加了上市时间。

过滤器设计解决方案

对设计过程进行较小的修改或添加可能有助于消除这些问题。

设计者必须在设计过程中尽早考虑滤波器的要求。所使用的硬件不应包含独立运行的黑匣子–相反,应该采用系统工程方法来探索这些不同元素的相互作用如何影响 whole project.

这种方法也可能具有优势,例如利用检测器’s 限制滤光片应阻止的波长范围的规范。

考虑完全不同的应用程序设计也是谨慎的。布局的变化,替代检测器或某些其他更改的实现可以提高总体性能,同时降低成本。

最重要的是,必须将过滤器供应商视为合作伙伴和协作者。咨询应在设计过程的最开始就开始。与过滤器设计和制造专家合作,可以根据他们对不同类型的过滤器功能的经验和专业知识,提出关键问题。总是最好先解决问题,以确保节省时间和金钱。尽管任何设计项目都将面临挑战,但消除可避免的问题可以释放资源,将精力集中在剩下的问题上。

此信息已从虹膜光谱技术提供的材料中获取,审查和改编。

有关此来源的更多信息,请访问 虹膜光谱技术。

引文

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  • 预约定价安排

    虹膜光谱技术。(2020, December 23). 过滤器如何缩短MWIR设备的上市时间. AZoOptics. Retrieved on January 12, 2021 from //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=1799.

  • 司法协助

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  • 芝加哥

    虹膜光谱技术。"过滤器如何缩短MWIR设备的上市时间". AZoOptics. //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=1799. (accessed January 12, 2021).

  • 哈佛大学

    虹膜光谱技术。2020. 过滤器如何缩短MWIR设备的上市时间. AZoOptics, viewed 12 January 2021, //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=1799.

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