785nm バンドパスフィルター

785nm の光は、中程度の浸透深度と周囲の可視光からの干渉が少ない近赤外線波長であり、正確な波長分離を可能にします。

  • アプリケーション 1:ラマン分光法では、785nm バンドパス フィルターが迷光を遮断し、特定の 785nm 励起波長のみがサンプルに到達するようにすることで信号対雑音比を高め、スペクトル精度を向上させます。
  • アプリケーション 2:蛍光顕微鏡の場合、蛍光マーカーからの 785 nm の発光を分離し、バックグラウンド ノイズを除去して、組織サンプル内の低濃度の生物学的ターゲットを明確に視覚化できるようにします。
  • アプリケーション 3:光通信システムでは、フィルタにより 785nm バンドパス信号のみが送信されるため、隣接する波長とのクロストークが最小限に抑えられ、短距離赤外線リンクでのデータ伝送効率が最適化されます。

ラマン分光法およびLiDARシステム向け785nm波長フィルタ選択ガイド

このガイドでは、2 つの主要なアプリケーションに合わせて調整された 785nm バンドパス フィルターを選択するための技術仕様を示し、ベンダーの推奨事項なしで構成の根拠と問題解決のメカニズムについて説明します。

1. ラマン分光分析システム

応募要件

ラマン分光法では、785nmレーザーを用いて試料を励起し、ラマン散乱信号を生成します。レイリー散乱の強度はラマン信号の10^6～10^8倍と非常に強いため、フィルターは励起光と散乱光を効率的に分離すると同時に、ラマン信号（波長785nm超）の高い透過率を確保し、背景ノイズによるピークのマスキングを防ぐ必要があります。

フィルタ構成スキーム

励起光路：785nm狭帯域通過フィルター
  • 主なパラメータ：

- 中心波長：785±1nm

- 半値全幅（FWHM）：≤5nm

- ピーク透過率: ≥90%

- ブロッキング深度：OD ≥5（200～1200nm範囲）

  • 選択理由狭い帯域幅は一般的なレーザー線幅 (≈0.1nm) に正確に一致し、高いブロッキング深度により迷走レーザー光が抑制され、励起光漏れが検出を妨げることを防ぎます。
検出光路：ロングパスフィルター＋ノッチフィルターの組み合わせ
  • ロングパスフィルタ：

- カットオフ波長：780nm

- 遷移帯域幅: ≤0.2% (例: LP01-780RU/S-25 シリーズ)

- ブロッキング深度：OD ≥6（780nm以下）

  • ノッチフィルター：

- 中心波長：785nm

- 帯域幅: 9nm

- 閉塞深度：OD ≥9

- 帯域外透過率: ≥90%

  • 相乗効果ロングパスフィルターはレイリー散乱の90%以上を遮断し、ノッチフィルターは残留励起光をさらに抑制します。これらを組み合わせることで、バックグラウンドノイズを元の強度の10⁻⁹未満に低減し、信号対雑音比（SNR）を大幅に向上させます。

解決された主要な問題

  • 圧倒的な信号2段階のフィルタリング設計により、励起光の干渉が \(10^6\) 倍から無視できるレベルまで低減され、ラマン特性ピーク（例：50～4000cm⁻¹ の指紋領域）を明確に視覚化できます。
  • 波長選択性狭帯域バンドパスフィルターは、785nmレーザーのみがサンプルに照射されるようにし、他の波長からの蛍光干渉を回避します。ロングパスフィルターは、ラマン信号を正確に透過させながら、UV/可視背景光を遮断します。

2. 光検出測距（LiDAR）システム

応募要件

785nm LiDARシステムでは、フィルターによって効率的なレーザー信号伝送と周囲光抑制が実現される必要があります。この波長は、屋内ナビゲーションやサービスロボット、産業用オートメーション機器における近距離検知など、目の安全性リスクが低いシナリオに最適です。

フィルタ構成スキーム

送信側：高透過率バンドパスフィルタ
  • 主なパラメータ：

- 中心波長：785±2nm

- 帯域幅: 8±2nm

- ピーク透過率: ≥95%

- 角度応答: ≤±0.5nm (0～45°入射)

  • 選択理由狭帯域幅によりレーザーパルスのスペクトル広がりを最小限に抑え、高い透過率により5%未満のパワー損失を実現します。角度安定性により、あらゆる入射角において±0.5nm以内の波長シフトを保証し、測距精度を維持します。
受信側：超狭帯域通過フィルタ＋帯域阻止フィルタ
  • 超狭帯域バンドパスフィルタ：

- 帯域幅: ≤4nm

- ブロッキング深度：OD ≥6（785±10nmの外側）

- 熱ドリフト係数:≤0.07nm/℃

  • バンドストップフィルタ：

- 抑制帯域：900～1100nm

- 遮蔽深度：OD ≥5（太陽スペクトルの主要な近赤外線成分をカバー）

  • 相乗効果超狭帯域バンドパスフィルターは785nmのエコー信号のみを通過させ、バンドストップフィルターは強い赤外線干渉（例：940nmの周囲光）を遮断します。これらを組み合わせることで、1000ルクスの照明下でも99%を超える信号純度を維持します。

解決された主要な問題

  • 周囲光干渉2 段階のフィルタリング設計により、周囲のノイズが信号強度の 0.1% 未満に低減され、明るい環境での検出範囲が 3 倍になります。
  • 波長安定性:熱ドリフト補償（VCSEL レーザーに適合）により、フィルター通過帯域が -40℃ ～ 85℃ の範囲内でレーザー波長のシフトを追跡し、温度による信号劣化を防止します。

コア選定原則

  • スペクトルマッチングの優先順位:信号損失やバックグラウンド漏れを回避するために、中心波長偏差はレーザー光源から±1nm以下、フィルター帯域幅はレーザー線幅の2倍未満にする必要があります。
  • 定量化されたブロッキング深度:レイリー散乱を抑制するにはラマン システムで OD ≥6 のフィルターを使用し、周囲光を遮断するには LiDAR で OD ≥5 のフィルターを使用します。
  • 動的パフォーマンスの考慮:振動/温度に敏感な環境では、低い角度感度 (45°入射時の波長シフト≤±1nm) と低い熱係数 (≤0.1nm/℃) を優先します。
  • 材料の適合性: 膨張係数が低く (≤0.5ppm/℃)、100mW を超えるレーザー出力に長期間耐えても損傷しない、溶融シリカまたは UV グレードのガラス基板を選択します。

この構成により、785nm アプリケーションの信号品質とシステム安定性の最適なバランスが確保され、研究、産業検査、自動化分野の厳しい要件を満たします。

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