1064nm Bandpassfilter

LIDAR (Lichterkennung und Entfernungsmessung)

Wird in der Empfängeroptik eingesetzt, um Sonnenlicht und Hintergrundstrahlung herauszufiltern, sodass nur das 1064 nm Rücksignal des Lasers detektiert wird.

Empfohlene Lichtquellen

Für diese spezielle LIDAR-Anwendung, bei der der Empfänger ein 1064 nm-Rücksignal filtert, wird als Lichtquelle ein gepulster Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) empfohlen.

Ein Ytterbium (Yb)-dotierter Faserlaser ist ebenfalls ein vielversprechender Kandidat, da er auf 1064 nm abgestimmt werden kann und eine hohe Strahlqualität für präzises Scannen bietet.

Bereinigung von Laserlinien

Wird direkt vor einer Laserquelle eingesetzt, um „spektrales Rauschen“ wie spontane Emission oder sekundäre Harmonische zu entfernen und sicherzustellen, dass die Ausgabe ein reiner 1064 nm-Strahl ist.

Empfohlene Lichtquellen

Die spezifische Mittenwellenlänge von 1064 nm bestimmt die geeigneten Lichtquellen. Dieser Filter sollte mit folgenden Lichtquellen verwendet werden:

• Nd:YAG-Laser: Die am häufigsten verwendete Quelle. Diese Festkörperlaser emittieren von Natur aus bei 1064.1 nm.
• Yb-dotierte Faserlaser (Ytterbium): Diese können so abgestimmt oder ausgelegt werden, dass sie bei 1064 nm emittieren.
• Nd:YVO4-Laser: Eine weitere, YAG-ähnliche Kristalllaservariante mit einer Emissionswellenlänge von 1064 nm.
• 1064 nm Laserdioden: Halbleiterlaser, die speziell für diese Wellenlänge hergestellt werden und häufig in der Telekommunikation oder für Pumpanwendungen eingesetzt werden.

Materialsortierung

Identifizierung verschiedener Kunststoffarten in Recyclingströmen, da viele Kunststoffe in diesem Bereich charakteristische Absorptionsbanden aufweisen.

Empfohlene Lichtquellen

• Wolfram-Halogen (Breitband)

Einfallendes Licht: Trifft auf den gemischten Kunststoffstrom.

Wechselwirkung:

1. Klare/farbige Kunststoffe: Reflektieren das Licht mit 1064 nm (erscheinen hell).
2. Schwarze Kunststoffe: Absorbieren das 1064 nm Licht (erscheinen dunkel).

Detektion: Der Filter BP1064-100 unterdrückt das gesamte sichtbare Licht und das „Rauschen“ aus der Fabrikumgebung. Dadurch erfasst die Kamera ausschließlich dieses kontrastreiche IR-Signal.

Feuchtigkeitserkennung

Wasser absorbiert Licht im Bereich um 1450 nm stark, weist jedoch bei 1064 nm gegenüber trockenen Materialien ausgeprägte Kontrastmerkmale auf.

Empfohlene Lichtquellen

Für die Feuchtigkeitserkennung mit dem BP1064-100-Filter lassen sich die empfohlenen Lichtquellen in zwei Hauptkategorien einteilen, je nachdem, ob Sie ein dediziertes 1064 nm-Signal oder einen multispektralen Aufbau benötigen, der später möglicherweise auch das 1450 nm-Band nutzt.

• Breitbandquellen (Halogen oder Wolfram)

Dies ist häufig die praktischste Wahl für die Forschung zur Feuchtigkeitserkennung oder für Mehrbandsysteme.

Funktionsprinzip: Halogenlampen emittieren eine sehr große Menge an „Nahinfrarotenergie“ und decken gleichzeitig sowohl das 1064 nm-Band (Referenz/Kontrast) als auch das 1450 nm-Band (Wasserabsorption) ab.

Vorteil: Sie können eine einzige Lichtquelle verwenden und einfach die Filter wechseln (oder eine Multisensorkamera verwenden), um sowohl das „trockene“ Referenzbild als auch das „nasse“ Absorptionsbild zu erfassen, ohne die Beleuchtung zu ändern.

• Hochleistungs-IR-LEDs (1050 nm - 1060 nm)

Funktionsprinzip: Diese LEDs sind so abgestimmt, dass sie gezielt innerhalb des Durchlassbereichs Ihres BP1064-Filters emittieren.

Vorteil: Sie sind deutlich kühler und energieeffizienter als Halogenlampen. Da sie keine Energie durch die Emission von sichtbarem Licht oder Wärme (Wellenlängen >1500 nm) verschwenden, die ohnehin herausgefiltert würden, reduzieren sie das thermische Rauschen im System.

• Nd:YAG-Laser (1064 nm)

Warum es funktioniert: Liefert einen äußerst intensiven, kohärenten Strahl bei genau 1064 nm.

Vorteil: Optimal für Hochgeschwindigkeitsförderbänder oder die Erkennung über große Entfernungen, wenn maximale Signalstärke erforderlich ist, um die Bewegung der Produkte „einzufrieren“.

Spezifikation

• Mittenwellenlänge (CWL): 1064 nm (Dies ist eine Standardlaserlinie).
• Bandbreite (FWHM): 20 nm (Der Filter lässt Licht von ~1054 nm bis 1074 nm passieren).
• Blockung (OD4): Eine optische Dichte von 4 bedeutet, dass im Bereich 200–1200 nm (UV, sichtbar und NIR) 99.99% des unerwünschten Lichts geblockt wird, ausgenommen das Durchlassband 1064 nm.
• Transmission (T=80%): Der Filter lässt 80% des Ziellichts bei 1064 nm passieren, was für einen Schmalbandfilter einen hohen Wirkungsgrad darstellt.

Anwendung: Industrielle Laserüberwachung

Wird in Sensoren zur Überwachung des Schweiß- oder Schneidprozesses eines Hochleistungsfaserlasers eingesetzt, um den Sensor vor den hellen sichtbaren Funken (Plasma) zu schützen und gleichzeitig das reflektierte Laserlicht zu detektieren.

Empfohlene Lichtquelle

Bei der industriellen Laserüberwachung mit einem BP1064-20-Bandpassfilter ist die „Lichtquelle“ tatsächlich der Hochleistungs-Bearbeitungslaser selbst.

Im Folgenden wird erläutert, warum diese spezielle Quelle verwendet wird und wie sie im Aufbau funktioniert:

• Hochleistungs-Ytterbium-Faserlaser oder Nd:YAG-Laser.

Diese Laser werden zum Schneiden oder Schweißen von Metall eingesetzt. Sie müssen bei ungefähr 1064 nm emittieren (entsprechend dem Durchlassbereich Ihres Filters).

Funktionsweise:

1. - Anstatt eine separate Lichtquelle hinzuzufügen, um die Schweißstelle „zu sehen“, erfasst der Sensor die Reflexion des an der Metalloberfläche reflektierten Schneidlaserstrahls.
2. - Das Signal: Die Intensität und Stabilität dieses reflektierten 1064 nm-Lichts liefern Echtzeitdaten zur Schweißqualität (z. B. ob der Fokus korrekt eingestellt ist oder ob die Schweißung das Material durchdrungen hat).

• Funktion des Filters: Der Schweißprozess erzeugt einen hellen, weißglühenden Funken (Plasma), der Licht über das gesamte Spektrum emittiert. Der BP1064-20 Filter blockiert dieses blendend helle sichtbare Plasmalicht, lässt jedoch das spezifische 1064 nm reflektierte Laserlicht zum Sensor passieren und gewährleistet so ein sauberes Signal.

Spezifikation

• Mittenwellenlänge (CWL): 1064 nm (Dies ist eine Standardlaserlinie).
• Bandbreite (FWHM): 20 nm (Der Filter lässt Licht von ~1054 nm bis 1074 nm passieren).
• Blockung (OD4): Eine optische Dichte von 4 bedeutet, dass im Bereich 200–1200 nm (UV, sichtbar und NIR) 99.99% des unerwünschten Lichts geblockt wird, ausgenommen das Durchlassband 1064 nm.
• Transmission (T=80%): Der Filter lässt 80% des Ziellichts bei 1064 nm passieren, was für einen Schmalbandfilter einen hohen Wirkungsgrad darstellt.

Anwendung: LIDAR und Entfernungsmessung

1064 nm ist eine Standardwellenlänge für Hochleistungs-LIDAR (Light Detection and Ranging), das in der Topografie und in autonomen Fahrzeugen eingesetzt wird. Der Filter verhindert, dass solares Rauschen das Rückkehrsignal stört.

Empfohlene Lichtquelle

Für LIDAR- und Entfernungsmessanwendungen mit einem 1064 nm-Bandpassfilter wird als Lichtquelle ein gepulster Nd:YAG-Laser empfohlen.

Hier ist eine kurze Erläuterung, warum dies die Standardwahl ist:

• Präzise Wellenlängenübereinstimmung: Der mit Neodym dotierte Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall (Nd:YAG) emittiert von Natur aus Licht bei genau 1064 nm und stimmt damit exakt mit der Mittenwellenlänge Ihres Filters überein.
• Hohe Pulsleistung: Diese Laser können extrem energiereiche Pulse erzeugen (Q-Switching). Eine hohe Spitzenleistung ist für LIDAR unerlässlich, damit das Signal große Entfernungen bis zu einem Ziel wie einem Berg oder einem Auto zurücklegen und zum Sensor zurückreflektiert werden kann.
• Unsichtbarer Strahl: Die Ausgangsstrahlung bei 1064 nm ist für das menschliche Auge unsichtbar. Dies ist entscheidend für die Sicherheit und den unauffälligen Betrieb in autonomen Fahrzeugen oder bei topografischen Scans.

Spezifikation

Obwohl „BP1064-35“ ein von verschiedenen Optikherstellern (wie OptoSigma, MidOpt oder MOK Optics) verwendetes Modellnummernformat ist, codiert der Code selbst bestimmte optische Parameter:

• BP: Bandpassfilter.
• 1064: Mittenwellenlänge (CWL) von 1064 nm (Nahinfrarot / NIR).
• 35: Halbwertsbreite (FWHM) von 35 nm. Das bedeutet, dass der Filter hauptsächlich Licht zwischen ~1046.5 nm und 1081.5 nm durchlässt.
• T=90%: Hohe Transmission (>90%) innerhalb des Durchlassbereichs gewährleistet minimalen Signalverlust.
• OD4 bei 200–1200nm: Dies bezeichnet eine optische Dichte von 4 (Sperrung von 99.99% des Lichts) über den Bereich 200–1200 nm, wobei das Durchlassband ausgenommen ist. Dies ist eine entscheidende Eigenschaft: Der Sensor wird dadurch praktisch für sämtliche UV-, sichtbare und nicht relevante IR-Strahlung „blind“, sodass nur das Signal bei 1064 nm passieren kann.

Anwendung – Aktive Nachtsicht und Überwachung

Bei Sicherheitssystemen mit aktiver Beleuchtung bei 1064 nm wird dieser Filter vor dem Kameraobjektiv angebracht. Da 1064 nm für das menschliche Auge unsichtbar ist (und nicht wie 850 nm LEDs „rot glüht“), ermöglicht dies eine unauffällige Überwachung. Der Filter entfernt sichtbares Licht und sorgt dafür, dass das Bild auch dann klar bleibt, wenn Autoscheinwerfer oder Straßenlaternen im Bild zu sehen sind.

Empfohlene Lichtquellen

• Hochleistungs-IR-Laserbeleuchtungen mit 1064 nm (erste Wahl)

Für die aktive Überwachung sind laserbasierte Beleuchtungssysteme bei dieser Wellenlänge die Standardwahl.

Warum sie verwendet werden: Standardmäßige Silizium-Kamerasensoren weisen bei 1064 nm eine geringe Empfindlichkeit auf. Zum Ausgleich benötigen Sie eine Lichtquelle mit hoher Intensität und großer Reichweite. Laser bieten diese Eigenschaften wesentlich besser als LEDs.

Hauptvorteil: Sie emittieren einen kohärenten Strahl, der geformt werden kann (schmal für große Reichweiten, breit für die Bereichsüberwachung), ohne das für herkömmliche IR-LEDs typische „rote Glimmen“.

• Hochleistungs-LED-Arrays mit 1064 nm

Für Innenanwendungen mit kürzerer Reichweite oder für Bildverarbeitungssysteme sind spezielle LED-Arrays erhältlich.

Warum sie verwendet werden: Sie sind im Allgemeinen sicherer (nichtkohärentes Licht) und kostengünstiger als Laserbeleuchtungen.

Einschränkung: Sie weisen eine größere spektrale Bandbreite auf. Sie müssen sicherstellen, dass die LED-Ausgabe nicht aus dem 35 nm Durchlassbereich (1046–1081 nm) Ihres Filters driftet, da sonst Beleuchtungsleistung verloren geht.

Spezifikation

Obwohl „BP1064-35“ ein von verschiedenen Optikherstellern (wie OptoSigma, MidOpt oder MOK Optics) verwendetes Modellnummernformat ist, codiert der Code selbst bestimmte optische Parameter:

• BP: Bandpassfilter.
• 1064: Mittenwellenlänge (CWL) von 1064 nm (Nahinfrarot / NIR).
• 35: Halbwertsbreite (FWHM) von 35 nm. Das bedeutet, dass der Filter hauptsächlich Licht zwischen ~1046.5 nm und 1081.5 nm durchlässt.
• T=90%: Hohe Transmission (>90%) innerhalb des Durchlassbereichs gewährleistet minimalen Signalverlust.
• OD4 bei 200–1200nm: Dies bezeichnet eine optische Dichte von 4 (Sperrung von 99.99% des Lichts) über den Bereich 200–1200 nm, wobei das Durchlassband ausgenommen ist. Dies ist eine entscheidende Eigenschaft: Der Sensor wird dadurch praktisch für sämtliche UV-, sichtbare und nicht relevante IR-Strahlung „blind“, sodass nur das Signal bei 1064 nm passieren kann.

Anwendungen – Lasersysteme (Nd:YAG)

1064 nm ist die Grundwellenlänge von Nd:YAG-Lasern. Dieser Filter wird in Laserzielmarkierungs-, Entfernungsmess- oder Empfangssystemen eingesetzt, um eine Sättigung des Detektors durch Hintergrundlicht zu verhindern.

Empfohlene Lichtquellen

Damit dieser Filter wirksam eingesetzt werden kann, muss eine Lichtquelle verwendet werden, die Energie gezielt innerhalb des 1046–1081 nm-Durchlassbereichs des Filters emittiert.

• Nd:YAG-Laser (1064 nm): Die häufigste Übereinstimmung. Diese Laser werden zum Schneiden, Schweißen, Markieren und für medizinische Verfahren eingesetzt.
• 1064 nm Laserdioden: Kompakte Halbleiterlaser für Telekommunikation, LIDAR und Sensorik.
• Hochleistungs-IR-LEDs (1050 nm - 1070 nm): Hochleistungs-Infrarot-LEDs mit einem Emissionszentrum nahe 1060 nm sind zwar weniger monochromatisch als Laser, werden jedoch häufig zur Beleuchtung in der industriellen Bildverarbeitung und Überwachung eingesetzt. Hinweis: Standardmäßige IR-LEDs mit 850 nm oder 940 nm funktionieren nicht, da dieser Filter deren Licht blockiert (OD4).
• Faserlaser (Ytterbium-dotiert): Diese Laser arbeiten typischerweise zwischen 1030 nm und 1100 nm. Die Bandbreite Ihres Filters von 35 nm ist groß genug, um die Ausgangsstrahlung vieler gängiger Faserlaser zu erfassen, die nahe 1064 nm arbeiten.