Welche Fertigungsverfahren werden zur Herstellung dieser optischen Filter eingesetzt?

Die Herstellung optischer Filter hängt in erster Linie davon ab, ob der Filter durch Absorption (Aufnahme von Licht) oder Interferenz (Reflexion von Licht) arbeitet.

Die Branche ist weitgehend von „weichen“ Beschichtungen zu „harten“ gesputterten Beschichtungen übergegangen, die eine höhere Beständigkeit und spektrale Stabilität bieten.

1. Dünnschicht-Interferenzfilter

Dies sind die am häufigsten verwendeten Hochleistungsfilter. Sie werden hergestellt, indem abwechselnde Schichten aus Materialien mit hohem und niedrigem Brechungsindex auf ein Substrat (meist Glas) aufgebracht werden.

Beschichtungsverfahren

• Magnetronsputtern: Der heutige Goldstandard. Dabei werden Atome mithilfe eines Plasmas aus einem Targetmaterial „herausgeschlagen“ und anschließend auf dem Substrat abgeschieden. So entstehen äußerst dichte, „harte“ Beschichtungen, die gegen Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen beständig sind.
• Aufdampfen (E-Beam): Dabei wird das Ausgangsmaterial mithilfe eines Elektronenstrahls im Vakuum geschmolzen und verdampft. Das Verfahren wird häufig durch ionenstrahlgestützte Abscheidung (IAD) ergänzt. Dabei beschießt eine Ionenkanone die Schicht während des Wachstums, um ihre Dichte und Beständigkeit zu erhöhen.
• Ionenstrahlsputtern (IBS): Das Verfahren mit der höchsten Präzision. Es erzeugt die verlustärmsten und genauesten Beschichtungen, ist jedoch langsamer und teurer als das Magnetronsputtern.

Bearbeitung nach der Beschichtung

• Ritzen und Laminieren: Bei komplexen Filtern werden häufig mehrere beschichtete Substrate mit feuchtigkeitsbeständigem Epoxidharz zusammenlaminiert. Vor dem Verkleben werden die Platten „geritzt“ (die Beschichtung wird in bestimmten Bereichen entfernt), um eine hermetische Abdichtung zu erzeugen.
• Diamantschneiden: Da die Substrate häufig als große Platten beschichtet werden, kommen Werkzeuge mit Diamantspitze zum Einsatz, um die fertigen Filter auf ihre spezifischen Abmessungen zuzuschneiden (z. B. 25mm Scheiben).

2. Absorptionsfilter

Diese Filter sind einfacher aufgebaut und beruhen auf den Volumeneigenschaften des Materials statt auf Oberflächenbeschichtungen.

• Herstellung von Farbglas: Der Glasschmelze werden bestimmte Metalloxide oder Seltenerdelemente wie Selen oder Cadmium zugesetzt. Die Farbe und damit die Filterwirkung ist im gesamten Glaskörper verteilt.
• Gelatine-/Polymerguss: Farbstoffe oder Pigmente werden in ein flüssiges Harz (zum Beispiel Acetat oder Gelatine) gemischt und anschließend zu dünnen Folien gegossen. Diese werden häufig in der Fotografie oder Bühnenbeleuchtung eingesetzt.
• Imprägnierung: Einige Kunststofffilter werden hergestellt, indem ein transparenter Kunststoff in ein Farbstoffbad getaucht wird, sodass der Farbstoff in die Oberflächenschichten eindringen kann.

Zusammenfassender Vergleich