컬렉션: 355nm(Nd:YAG 3차 고조파) 대역 통과 필터

다양한 시나리오에서 355nm 파장 필터의 구성 및 선택

이 기술 가이드에서는 355nm 자외선(UV) 응용 분야에 대한 필터 구성 전략과 선택 근거를 개략적으로 설명하며, 실제 사용 사례에서 얻은 중요한 성능 매개변수에 초점을 맞춥니다.

1. 정밀 레이저 미세 가공을 위한 필터 구성

355nm UV 레이저를 사용한 반도체 웨이퍼 다이싱 및 유리 미세 드릴링에서 필터는 두 가지 핵심 과제를 해결해야 합니다.

1. 고조파 분리: Nd:YAG 레이저는 1064nm의 기본 파장을 생성하며, 주파수 배가를 통해 532nm와 355nm 파장을 생성합니다. 필터는 처리 부정확성을 방지하기 위해 잔류 고조파를 제거해야 합니다.
2. 광학 부품 보호: 355nm 레이저의 고에너지 밀도(예: 8W 전력에서 최대 mJ 레벨의 펄스 에너지)는 손상 없이 장기간 조사를 견뎌낼 수 있는 필터가 필요합니다.

일반적인 구성 매개변수

• 대역 통과 필터:
• 중심 파장: 355nm
• 반치폭(FWHM): ≤5nm
• 통과대역 투과율: >85%
• 저지대역 광밀도(OD): >5(1064nm 및 532nm 포함)
• 재료 선택:
• 기판: 이온빔 스퍼터링(IBS) 다층 코팅이 적용된 용융 실리카
• 손상 임계값: >0.5J/cm²(펄스 폭 10ns), 기존 증발 코팅의 0.1J/cm²보다 훨씬 높음
• 디자인 고려 사항:
• UV 대역에서 필름 흡수로 인한 열 효과를 최소화하기 위한 위상 일치 반사 최적화
• 반사 방지 코팅은 표면 반사를 <0.2%로 줄여 흩어지는 빛을 억제합니다.

선택 근거

• 협대역폭 설계: 스펙트럼 확장(예: 자극된 브릴루앙 산란으로 인한 ±2nm 변동)을 억제하여 초점이 맞춰진 스팟 크기를 5μm 이내로 유지합니다.
• 높은 피해 임계값 요구 사항: 반도체 웨이퍼 다이싱에서 레이저 에너지 밀도는 종종 10–20J/cm²에 이릅니다. 희토류 공동 도핑된 불화칼슘(Y³⁺/La³⁺)을 사용하는 필터는 최대 29.8J/cm²의 손상 한계값을 달성합니다.
• UV 투명도: 기판 재료는 기저 흡수로 인한 에너지 손실을 방지하기 위해 200~400nm 범위에서 90% 이상의 투과율을 보여야 합니다.

2. 형광 현미경 이미징을 위한 필터 구성

세포 형광 표지(예: DAPI 염색 세포 핵)에서 355nm 필터는 다음을 달성해야 합니다.

1. 여기광 정화: 355nm의 주 파장을 흩어진 빛(예: 405nm 여기 누설)으로부터 분리합니다.
2. 신호-잡음 분리: 형광 신호(예: 495nm 방출)를 효율적으로 전송하는 동시에 방출 단부에서 여기 광을 차단합니다.

일반적인 구성 매개변수

• 여기 필터:
• 대역 통과: 355±5nm, FWHM 10–20nm
• 통과대역 투과율: >90%, 저지대역 OD: >6(400–700nm 적용 범위)
• 배출 필터:
• Longpass: 450nm, 전이 대역 폭 <20nm
• 통과대역 투과율: >85% (450–700nm), 저지대역 OD: >5 (300–420nm)
• 다이크로익 미러:
• 45° 입사: 355nm를 95% 이상의 반사율로 반사하고, 450~700nm를 90% 이상의 투과율로 투과합니다.
• IBS 코팅 기술을 통해 달성된 가파른 차단(기울기 >50%/nm)

선택 근거

• 넓은 여기 대역폭: 형광 염료의 스펙트럼 확장(예: 358nm에서 DAPI 여기 피크, FWHM 20nm)을 수용하여 90% 이상의 여기 효율을 보장합니다.
• 딥 스톱밴드 디자인: 방출 필터는 검출기 신호에서 여기 광 간섭을 제거하기 위해 355nm에서 OD >6(투과율 <0.0001%)이 필요합니다.
• 반사 방지 코팅: UV 반사 방지 필름은 표면 반사를 <0.1%로 줄여 여러 광학 반사로 인한 고스트 이미지 아티팩트를 최소화합니다.

3. 응용 프로그램 전반에 걸친 보편적 선택 원칙

1. 스펙트럼 매칭 우선 순위:

• 광원 스펙트럼 안정성(예: ±1nm 레이저 파장 드리프트)과 검출기 응답 범위(예: 350~1100nm에 민감한 실리콘 검출기)에 따라 중심 파장과 대역폭을 조정합니다.

1. 환경 적응성:

• 산업용으로는 내유성, 자외선에 의한 노화 방지 기능이 있는 단단한 코팅이 필요하고, 생물의학용으로는 비형광 배경 물질이 필요합니다.

1. 시스템 수준 최적화:

• 레이저 가공: 빔 확장기 및 초점 렌즈와 필터 분산 특성을 일치시킵니다.
• 형광 이미징: 필터 세트에서 누적 OD 효과를 고려합니다(총 OD ≥ 개별 OD의 합).

이러한 구성 지침을 따르면 필터는 355nm 응용 분야에서 스펙트럼 선택, 에너지 조절 및 노이즈 억제를 효과적으로 관리하여 마이크론 규모의 재료 처리에서 단일 분자 형광 검출에 이르기까지 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.