Инфракрасные полимерные светофильтры для оптико-электронных систем

В зависимости от технологии получения светофильтры для ближней ИК области спектра подразделяются на пленочные (0,5-250 мкм) и объемные (более 0,5 мм). В свою очередь различают объемные листовые и объемные сложной формы фильтры. По полимерной матрице они разделяются на две группы. ИК светофильтры на основе полистирола (ПС) и полиметилметакрилата (ПММА) представляют собой пластины окрашенных органических стекол с глянцевыми (полированными) или шероховатыми (матовыми) поверхностями. Легко режутся (скрайбируются) при раскройке. ИК светофильтры на основе эпоксиполимеров (ЭП)изготавливаются из заливочных оптически прозрачных эпоксидных композиций с внедренными органическими красителями. После отверждения могут использоваться в качестве корпуса оптоэлектронного прибора, как оптический элемент (пластина, линза) или как покрытие.

Оптические, физико-механические и теплофизические свойства различных полимерных матриц представлены в таблице 1. Там же для сравнения приведены соответствующие данные для неорганического оптического стекла.

Сравнительный анализ полимерных оптических материалов и стекла

Параметры	ПММА	ПС	ЭП	Стекло К8
Показатель преломления n_D	1,491-1,495	1,590-1,600	1,504-1,589	1,516
Коэффициент дисперсии Аббе ν_D	57,6-58,0	30,8-31,0	33,1-56,0	64,1
Температурный коэффициент показателя преломления, -10^-5, К^-1	8,5-12,4	12,0-14,0	9,2-13,3	0,2
Фотоупругая постоянная С, Б	2,0-11	5,7-10,1	15	2,7
Светопропускание в видимой и ближней ИК области спектра, % (толщина)	89-92 (5 мм)	85-90 (2 мм)	86-91 (10 мм)	92
Плотность, г/см³	1,18-1,20	1,05-1,10	1,19-1,26	2,52
Модуль упругости, 10³ МПа	2,9-3,2	2,7-3,1	4,2-5,8	80,7
Температурный коэффициент линейного расширения, 10^-6, К^-1	60-90	63-90	39-75	7,6
Коэффициент водопоглощения (24 часа), %	0,3	0,1	0,1-0,3	-
Максимальная температура эксплуатации, К	343-393	343-355	363-473	813
Способы изготовления деталей	литье, прессование, полимеризация в форме, механическая обработка	литье, прессование, механическая обработка	полимеризация в форме, механическая обработка	механическая обработка

Отличительной характеристикой ПММА является его исключительная прозрачность и атмосферостойкость. Этот материал хорошо формуется, имеет достаточную механическую прочность: относительное удлинение при разрыве не менее 2,5 %, ударная вязкость (на образцах без надреза) для толщин 2-4 мм не менее 9000 Дж/м². Теплостойкость ПММА невысокая: температура размягчения для толщин 1-4 мм составляет порядка (105-110) С, интенсивная деструкция происходит при 250 С; кроме того, он имеет небольшую абразивостойкость, а также подверженность к воздействию этанола. ПС в видимой и ближней ИК области спектра практически так же прозрачен, как и ПММА, но обладает худшей оптической однородностью, в нем легко возникает двулучепреломление. ПС уступает ПММА по атмосферостойкости и ударопрочности, зато превосходит по водостойкости и морозостойкости. ЭП относятся к классу термореактивных полимеров и по своим физико-механическим, теплофизическим и технологическим свойствам превосходят рассмотренные выше термопласты. По светопропусканию близки к ПММА, при этом имеют возможность вариации показателя преломления в широких пределах. Недостатком ЭП является невозможность изготовления листовых образцов больших размеров (свыше 30 см) при сохранении приемлемой оптической однородности.

Оптико-геометрические параметры ряда полимерных светофильтров приведены в таблице 2.

Технические характеристики полимерных светофильтров

Марка	Полимерная матрица	Толщина, мм	Геометрические размеры, мм	Граница пропускания, нм	Коэффициент пропускания, % (при λ=870 нм)
	Светофильтры отрезающие видимую часть спектра ("черные")
ПС-1	ПС	2-3	240*240	750	85-88
ПС-2	ПС	3	300*300	760	83-86
№670	ПММА	1,5; 2	385*440	670	91-92
№690	ПММА	1; 1,5; 2; 3; 4	385440; 385660; 440*580	690	91-92
№690-а	ПММА	2	200*215	690	антибликовая поверхность
№690-м	ПММА	1,5; 2	380*430	690	коэффициент рассеяния (45-50)%
№720	ПММА	2; 4	380*430	720	91-92
ОПТОКОМ-900	ЭП	1-5	от 2030 до 80100 или корпус ФД, СИД	700	88-91
ОПТОКОМ-ПСХ	ЭП	3-5	диаметр 30; 50; 70 или корпус ФД	740	85-88
ОПТОКОМ-ПСХ-у	ЭП	3-5	диаметр 30; 50 или корпус ФД	780	70-75
	Светофильтры нейтральные ("серые")
НС	ПММА	2; 4	385*440	спектр	25; 50; 70
ОПТОКОМ-НС	ЭП	2-5	диаметр 30; 50	спектр	15-85
	Светофильтры светорассеивающие ("молочные")
СМ	ПММА	1,5; 2	385*440	-	коэффициент рассеяния (45-50)%
ПЭО-90МД	ЭП	2-5	диаметр 30; 50 или корпус СИД	-	коэффициент рассеяния (20-80)%

Светофильтры отрезающие видимую часть спектра ("черные") предназначены для установки перед ИК прожекторами, специализированными устройствами ИК подсветки с камуфлированным внешним видом, ТВ камерами и фотоприемниками в наружных и внутренних системах охранной и пожарной сигнализации , в том числе: системах видеонаблюдения, контроля, разграничения доступа и охраны периметра объектов, системах подсчета посетителей, видеодомофонах, видеоглазках и тому подобных устройствах. Имеют спектральную характеристику отрезающего типа: непрозрачны в видимой области спектра, но пропускают излучение в ближней ИК области.

Основные функции отрезающих ИК фильтров: 1. Обеспечение скрытности освещения охраняемых объектов, устранение светящихся “точек” от ИК излучающих диодов, нити ламп накаливания; 2. Выполнение функций защитных панелей, окон и экранов, маскировка (камуфлирование) объективов ТВ-камер, “начинки” других фотоприемных устройств; 3. Устранение паразитных помех, засветки от излучения видимого диапазона без ослабления и искажения полезного сигнала.

Светофильтры нейтральные ("серые") и светофильтры светорассеивающие ("молочные") также широко используются в системах скрытного видеонаблюдения и контроля в виде декоративных панелей, номерных табличек, болтов, шпилек. В последнее время получили распространение в детекторах банкнот, системах счета, других оптико-электронных приборах авиа- и автомобилестроения.

По вопросам использования и приобретения полимерных светофильтров
обращаться по телефонам: (812) 494 93 92; (812) 317 89 62
E-Mail: lfpti@ya.ru

Клеи и компаунды	Компаунды для оптоэлектроники	Светофильтры	Компоненты	Лаборатория	Ссылки
Назначение и выбор	Маркировка	Для УФ и видимой области	Исследования	О нас	Рефераты
Технология приготовления	Бесцветные	Для ИК области	Аксессуары	Разработки	f.a.q.
Экспериментальные данные	Окрашенные			Документы	Обмен баннерами
Фосфоресцентные	Люминесцентные		Главная	Портфолио	Каталог