Characterizing sub-nanometer narrow bandpass filters using a Cary 400/500

Význam tématu

Bandpass filtry s velmi úzkou přenosovou pásmem pod 1 nm představují cenově efektivní alternativu k mřížkovým monochromátorům při výběru úzkého spektrálního rozsahu. Jejich přesná charakterizace je klíčová pro aplikace v optické analýze, biochemii, farmaceutickém průmyslu a vývoji laserových systémů. Kontrola šířky pásma (FWHM), centrální vlnové délky a propustnosti umožňuje zajištění kvality a reprodukovatelnosti optických komponent.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie je představit metodiku pro měření subnanometrových pásmových filtrů s použitím spektrofotometru Cary 400/500. Předvedeny jsou výsledky pro jeden filtr s FWHM 3,1 Å a dva filtry s FWHM 1,2 Å. Studie demonstruje optimalizovaný postup měření a vliv provozních parametrů na přesnost výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro charakterizaci bylo použito spektrofotometr Cary 400/500 v režimu dvojpaprskovém s redukovanou výškou štěrbiny. Postup zahrnuje:

• Předehřátí a reset přístroje, validace vlnové délky
• Nastavení spektrální šířky pásma (SBW) pod 0,040 nm a datového intervalu tak, aby bylo pokryto celé spektrum filtru
• Umístění dvou 1 mm apertur v předním paprsku 50 mm před a za vzorkem
• Použití dvou 5 mm apertur v zadním paprsku spolu s 1,1 Abs předzesilovačem pro zachování plného dynamického rozsahu
• Optimalizace polohy apertur pro maximalizaci přenosu a provedení 100 %T a 0 %T měření pozadí
• Nastavení průměrné doby měření nad 5 s nebo využití řízení poměru signálu a šumu pro zkrácení doby skenu

Hlavní výsledky a diskuse

Naměřené charakteristiky tří filtrů jsou:

• FWHM 0,31 nm, centrální vlnová délka 709,277 nm, propustnost 26,17 %T
• FWHM 0,12 nm, centrální vlnová délka 531,452 nm, propustnost 65,53 %T
• FWHM 0,12 nm, centrální vlnová délka 532,578 nm, propustnost 42,22 %T

Studie rovněž ukazuje, že změna teploty o 5 °C či úhel dopadu o 1° posune centrální vlnovou délku přibližně o 0,05 nm. Kontrola SBW a přesná geometrie apertur jsou proto nezbytné pro věrné měření.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená metoda umožňuje laboratořím a výrobním závodům spolehlivou kontrolu kvality úzkopásmových filtrů. Díky ní lze zajistit konzistentní optické vlastnosti v aplikacích z oblasti analytické chemie, spektroskopie a optoelektroniky.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace měřicích procedur a zkrácení doby skenů
• Integrace s algoritmy strojového učení pro prediktivní údržbu a optimalizaci
• Vývoj detektorů s vyšší citlivostí pro zlepšení poměru signál/šum
• Online monitorování optických filtrů v reálném čase

Závěr

Spektrofotometr Cary 400/500 je schopen přesně charakterizovat subnanometrové pásmové filtry za předpokladu dodržení doporučených provozních parametrů a správné geometrie apertur. Předložená metodika nabízí spolehlivý postup pro měření FWHM, centrální vlnové délky a propustnosti.

Reference

Agilent Technologies, Inc., Application Note SI-A-1193, 2011.