780-nm-Filterauswahlhilfe
I. Wellenlängenmultiplex (WDM) in Glasfaserkommunikationssystemen
In der Glasfaserkommunikation wird die Wellenlänge 780 nm üblicherweise für die optische Signalübertragung über kurze Distanzen oder in bandspezifischen WDM-Systemen verwendet. Nachfolgend sind die wichtigsten Konfigurationsanforderungen für Schmalbandfilter in solchen Anwendungen aufgeführt:
Wichtige Konfigurationsparameter:
- Zentrale Wellenlänge und Bandbreite
- Streng kontrollierte zentrale Wellenlänge:780 ± 2 nm
- Halbwertsbreite (FWHM):10–24 nm
- Funktion: Stellt sicher, dass nur die Zielwellenlänge durchgelassen wird, verhindert Übersprechen von benachbarten Wellenlängen (z. B. 850 nm oder 940 nm) und verbessert die Genauigkeit der Signalübertragung.
1. Grenztiefe und Transmission
- Grenzbereich:200–1100 nm
- Grenztiefe außerhalb des Durchlassbereichs:OD4–OD6(optische Dichte ≥4, Transmission < 0,01 %)
- Spitzendurchlässigkeit im Durchlassbereich:>90 %
- Funktion: Unterdrückt Streulicht im Hintergrund und Rauschen von Nicht-Kommunikationsbändern und gewährleistet so Signalreinheit und ausreichende Effizienz der optischen Leistungsübertragung.
2. Material und Beschichtungsverfahren
- Substratmaterialien: UV-beständiges Quarzglas oder Schott B270-Glas
- Beschichtungstechnologie: Ionenstrahlgesputterte mehrschichtige dielektrische Filme (Hartbeschichtungen für verbesserte Abriebfestigkeit)
- Vorteile: Minimiert die temperaturbedingte Wellenlängendrift und gewährleistet einen langfristig stabilen Betrieb in Kommunikationsgeräten.
Problemlösung:
In WDM-Systemen nutzen mehrere Wellenlängen dieselbe Faser. Eine schmale Bandbreite verhindert Wellenlängenübersprechen, während eine hohe Grenztiefe Störungen durch Umgebungslicht blockiert. Diese präzise Wellenlängenisolation löst Probleme mit der Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) beim Multi-Wellenlängen-Multiplexing und gewährleistet eine stabile Kommunikation und präzise Datenübertragung.
II. Anregungs-Emissions-Trennung in der biomedizinischen Fluoreszenzbildgebung
In der Fluoreszenzbildgebung wird 780 nm häufig zur Anregung von Nahinfrarot-Fluoreszenzfarbstoffen oder zur Detektion spezifischer Fluoreszenzsignale verwendet. Konfokale Mikro-Raman-Spektrometer beispielsweise erfordern für ihre Filterkonfigurationen Folgendes:
Wichtige Konfigurationsparameter:
1. Anregungsfilter
- Zentrale Wellenlänge:780 ± 2 nm, FWHM:10–24 nm
- Spitzendurchlässigkeit:>90 %, Grenzbereich:200–750 nm
- Cutoff-Tiefe:OD4–OD6(Durchlässigkeit < 0,01 % im Nicht-Durchlassbereich)
- Funktion: Filtert 780 nm-Anregungslicht von Lasern und isoliert sichtbare und andere Nahinfrarot-Interferenzen.
2. Emissionsfilter
- Langpass-Design (LP) mit Cutoff bei780 nm
- Cutoff-Tiefe für <780 nm:≥OD3(Transmissionsgrad < 0,1%)
- Transmission für >780nm:>85 %
- Funktion: Trennt Fluoreszenzsignale vom Anregungslicht und reduziert so Hintergrundrauschen.
3. Dichroitischer Strahlteiler
- Leistung bei 45° Einfallswinkel:
- Reflexionsgrad für 780 nm Anregungslicht:>95 %
- Transmission für Fluoreszenzsignale (>780nm):>90 %
- Abschalttiefe des sichtbaren Lichts:OD4+
- Funktion: Effiziente Trennung der Anregungs- und Emissionslichtwege.
Problemlösung:
Die Fluoreszenzbildgebung steht vor Herausforderungen durch minimale Wellenlängenunterschiede (Stokes-Verschiebung) zwischen Anregungs- und Emissionssignalen. Ein Deep-Cut-Anregungsfilter unterdrückt die Autofluoreszenz von biologischem Gewebe (vorwiegend im sichtbaren Bereich), während der Emissionsfilter und der dichroitische Strahlteiler eine präzise Lichttrennung gewährleisten. Dies löst das Problem, dass schwache Fluoreszenzsignale durch restliches Anregungslicht überlagert werden, und verbessert das Bildgebungs-Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) für hochempfindliche Anwendungen wie Tumorerkennung und Zellmarkierung deutlich.
III. Wichtige Auswahlparameter nach Anwendung
1. Glasfaserkommunikation (WDM)
- Zentrale Wellenlänge: 780±2nm
- Bandbreite (FWHM): 10–24 nm
- Grenztiefe: OD4–OD6 (200–1100 nm Nicht-Durchlassbereich)
- Spitzendurchlässigkeit: >90 % (Durchlassbereich)
- Substrat: UV-beständiges Quarzglas
2. Biomedizinische Fluoreszenzbildgebung (Anregungsfilter)
- Zentrale Wellenlänge: 780±2nm
- Bandbreite (FWHM): 10–24 nm
- Grenztiefe: OD4–OD6 (200–750 nm Nicht-Durchlassbereich)
- Spitzendurchlässigkeit: >90 % (Durchlassbereich)
- Substrat: Schott B270 Glas
3. Biomedizinische Fluoreszenzbildgebung (Emissionsfilter)
- Cutoff-Charakteristik: Langpass 780 nm (> 85 % Durchlässigkeit für > 780 nm, ≥ OD3-Cutoff für < 780 nm)
- Substrat: Floatglas
IV. Auswahlüberlegungen
1. Winkelempfindlichkeit
- Wählen Sie für Anwendungen wie die Faserkopplung Filter mit geringer Winkelabhängigkeit (Durchlässigkeitsschwankung < 5 % innerhalb eines Einfallswinkels von ± 5°).
2. Anpassungsfähigkeit an die Umwelt
- Wählen Sie in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit hartbeschichtete Filter, um die Korrosions- und Abriebfestigkeit zu verbessern.
3. Systemkompatibilität
- Passen Sie die Schadensschwelle des Filters an die Leistung der Lichtquelle an, um Leistungseinbußen durch Hochleistungslaser zu vermeiden.
Durch die Einhaltung dieser Konfigurationen ermöglichen 780-nm-Filter eine präzise Wellenlängenmultiplexierung in der optischen Kommunikation und verbessern die Fluoreszenzsignalerkennung in der biomedizinischen Bildgebung, wodurch sie die optischen Leistungs- und Umweltanforderungen verschiedener Anwendungen erfüllen.
