IR バンドパス フィルターとは何ですか?

IR バンドパス フィルターとは何ですか?

IR (赤外線) バンドパス フィルターは、赤外線スペクトルの特定の波長範囲内の光のみを透過し、他の波長の光を遮断するように設計された光学フィルターです。これらのフィルターは、イメージング、センシング、または通信の目的で特定の赤外線波長を分離する必要があるアプリケーションで非常に重要です。

    IRバンドパスフィルタの用途

    • サーマルイメージング:カメラやセンサーで熱信号に基づいて画像を撮影するために使用されます。
    • リモートセンシング:環境監視や地球観測用の衛星やドローンに採用されています。
    • 医療用画像:組織内の熱分布を視覚化するためにさまざまな診断機器で利用されます。
    • 光通信:データ伝送のために特定の波長をフィルタリングするために光ファイバー システムに適用されます。

    赤外線波長の分類

    電磁スペクトルの赤外線 (IR) 範囲は、通常約700 ナノメートル (nm)から1 ミリメートル (mm)までです。これは、約430 テラヘルツ (THz)から300 ギガヘルツ (GHz)までの周波数範囲に相当します。

    赤外線は、波長に基づいていくつかのサブカテゴリに分けられることが多いです。

    • 近赤外線（NIR） :
      • 波長: 700 nm ～ 1,400 nm (0.7 µm ～ 1.4 µm)
      • 周波数：約215～430 THz 。
    • 短波赤外線（SWIR） :
      • 波長: 1,400 nm ～ 3,000 nm (1.4 µm ～ 3.0 µm)
      • 周波数：約100～215 THz 。
    • 中波赤外線（MWIR） :
      • 波長: 3,000 nm ～ 8,000 nm (3.0 µm ～ 8.0 µm)
      • 周波数：約37～100 THz 。
    • 長波赤外線（LWIR） :
      • 波長: 8,000 nm ～ 15,000 nm (8.0 µm ～ 15.0 µm)
      • 周波数：約20～37 THz 。
    • 遠赤外線（FIR） ：
      • 波長: 15,000 nm ～ 1,000,000 nm (15 µm ～ 1 mm)
      • 周波数：約0.3～20THz 。

    IRバンドパスフィルタの一般的な基板材料

    1. ゲルマニウム（Ge） ：
      • 赤外線領域での優れた透過特性により広く使用されており、特に 1.7 µm 付近以上の波長に効果的です。
      • 優れた機械的安定性を備え、高性能アプリケーションに適しています。
    2. シリコン（Si） ：
      • 約 1.2 µm から始まる伝送を必要とするアプリケーションでよく使用されます。
      • シリコン基板はコスト効率に優れ、多くの IR アプリケーションで優れたパフォーマンスを発揮します。
    3. サファイア（Al₂O₃） :
      • 高い耐久性と耐傷性で知られており、過酷な環境に最適です。
      • 広範囲の波長にわたって幅広い伝送機能を提供します。

    赤外線バンドパスフィルタのコスト

    赤外線 (IR) バンドパス フィルターは、一般的に可視 (VIS) 範囲用に設計されたバンドパス フィルターよりも高価です。この価格差にはいくつかの要因が関係しています。

    1. 材料コスト: IRフィルターは、ゲルマニウム、シリコン、サファイアなどの特殊な基板を使用することが多く、これらは可視フィルターに通常使用されるガラスよりも高価です。これらの材料は、耐久性を維持しながら特定の赤外線波長を効果的に透過する能力に基づいて選択されます。
    2. 製造の複雑さ: IRフィルターの製造には、望ましい光学特性を達成するための高度な薄膜コーティング技術が必要であり、VISフィルターに比べて複雑で時間がかかります。この複雑さにより、製造コストが上昇する可能性があります。
    3. 市場の需要と用途: IR フィルターは、ガス分析、熱画像、環境モニタリングなど、性能が重要となる特殊な用途でよく使用されます。ニッチ市場と特定の要件により、より汎用的な VIS フィルターに比べて価格が上昇する可能性があります。
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