从深紫外到远红外：Alluxa超窄带滤光片如何重塑光电传感？

导语

在光电传感的世界里，信号与噪声的博弈从未停止。从深空探测的极紫外光，到环境监测的激光雷达，再到医疗领域的远红外激光，如何从浩瀚的背景噪声中“提纯"出那万分之一的有效信号？

答案在于超窄带滤光片（Ultra-Narrowband Bandpass Filters, UNBP）。

今天，我们将深入解析Alluxa如何利用SIRRUS™沉积技术，打破传统薄膜工艺的桎梏，在全光谱范围内实现“亚纳米级"的分辨。

正文

随着人类探索世界的触角不断延伸，光学传感器和成像技术正经历着变革。

无论是植入皮下的生物MEMS设备，还是飞向深空的太阳探测器，现代光学设备的核心诉求只有一个：更精准的光谱识别。

作为光学系统的“心脏"，超窄带滤光片（UNBP）承担着至关重要的角色——在宽广的光谱中，精准截取亚纳米级别的特定波段。这项最初服务于电信行业DWDM（密集波分复用）的技术，如今已成为深紫外（UV）至中远红外（LWIR）成像与传感的关键。

Alluxa工程团队凭借SIRRUS™等离子体沉积技术，将曾经低产出、高成本的UNBP制造，转化为一种高度确定性的制造工艺，让光学性能突破了物理极限。

一、极紫外挑战：直视太阳的“勇气"

Heliophysics & UV Filters

太阳物理学（Heliophysics）是目前具有挑战性的科研领域之一。为了研究日冕物质抛射（CMEs）等磁场/等离子体现象，科学家需要对太阳大气进行高时空分辨率的扫描。

这不仅是对探测器的考验，更是对滤光片的极限施压。

图 1：界面区成像光谱仪（IRIS）探测器可视化结果（含窗口化 SJI 图像）

在下一代太阳探测任务中，为了更精细地描绘等离子体速度（即日球层温度分布），Alluxa开发了高精细度的多腔紫外超窄带滤光片。

技术硬指标：

• 膜层数量： >500层（在紫外波段控制如此多的膜层厚度是较高难度的工艺）。

• 半高宽（FWHM）： < 0.5 nm（较高的光谱分辨率）。

• 峰值透过率： 10% - 50%（在极紫外波段，材料吸收是巨大挑战，此数据已属行业前端）。

• 截止深度： OD6 - OD12（在200-1200nm范围内实现超高深度的背景光抑制）。

图 2：紫外超窄带太阳滤光片

这种令人惊叹的光谱轮廓，归功于Alluxa对沉积系统配置的优化，极大地最小化了高层数滤光片中的散射和吸收损耗。这对于能量微弱且材料吸收严重的紫外波段来说，是决定性的技术突破。

二、激光雷达之眼：守护“蓝色气泡"

Atmospheric Lidar Sensing

大气观测与建模关乎我们在这个“蓝色气泡"上的生存环境，也直接影响着碳排放等地缘经济架构。

在对流层气溶胶和云层分布的昼夜监测中，532 nm和1064 nm是两个至关重要的波长。通过测量这两个波段的后向散射和体积去极化率，科学家可以构建出精准的大气模型。

但这要求滤光片必须具备较高的矩形度和信噪比。

图 3：可见光（VIS）超窄带通滤光片，中心波长（CWL）@ 532 nm

图 4：近红外（NIR）超窄带通滤光片，中心波长（CWL）@ 1064 nm

Alluxa制造的OD6级超窄带滤光片（532-0.127 nm 和 1064-0.25 nm），其实测性能与理论模拟高度吻合。这意味着：

• 极陡的过渡带： 能够有效切断邻近波长的干扰光。

• 平坦的通带： 保证有效信号的接收。

这些滤光片将被部署在实际的飞行任务中，成为大气激光雷达（Lidar）遥感系统的核心组件。

三、远红外突破：精准操控“隐形光"

LWIR & Gas Monitoring

视线转向长波红外（LWIR），这里是气体监测和医疗激光的主战场。

从实验性的纹身去除到精密的医疗设备制造，激光应用需要严格控制带宽并衰减带外光。随着量子级联激光器（QCL）和CO2激光器的应用日益广泛，LWIR波段的超窄带滤光片需求激增。

图 5：10.6 微米长波红外（LWIR）超窄带通滤光片

Alluxa展示了在10.6微米波长下的设计与制造能力，实现了FWHM < 0.1微米的超窄带宽。在这一波段，材料的选择和膜层应力控制是巨大挑战，但Alluxa依然实现了高透过率与窄带宽的平衡。

结语：以确定性工艺，应对不确定的未来

从紫外波段对散射损耗的控制，到可见光与近红外波段对理论设计的复现，再到长波红外波段的高透窄带突破。

Alluxa正在用SIRRUS™沉积平台证明一件事：光学滤光片的制造，不再是一场“碰运气"的实验，而是一项高度可控、可重复的精密工程。

面对未来光电应用对光谱纯度日益严苛的需求，Alluxa已做好准备，继续拓展光学的边界。

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