적외선 대역 통과 필터의 핵심 성능인 특정 대역의 투과율과 마감 깊이는 그 기저 재료와 도금 재료의 협동 선택에 직접적으로 달려 있으며, 이는 목표 파장 범위, 환경 내구성 및 비용에 기초하여 종합적으로 고려해야 한다.

1. 기저재료: 광학과 기계성능의 초석

기저는 필터의 운반체로서 그 가장 중요한 조건은 목표통대내에서 반드시 고도로 투명해야 하며 안정적인 기계와 화학성능을 갖추어야 한다.

단파 적외선 (SWIR, 1-3 μm): 일반적으로 BK7 같은 광학 유리나 녹아내린 석영.후자는 열팽창 계수가 매우 낮고 환경 안정성이 더욱 좋다.

중파 적외선 (MWIR, 3-5 μm): 주류 재료는 단결정 게르마늄 (Ge) 으로 굴절률이 높고 투광성이 좋으나 가격이 비싸고 깨지기 쉽다.황화아연 (ZnS) 과 셀레늄화아연 (ZnSe) 은 우수한 대체품이다. 특히 ZnSe는 MWIR 및 장파적외선 (LWIR) 에서 매우 넓은 투과 범위를 가지고 있지만 경도는 상대적으로 낮다.

장파 적외선 (LWIR, 8-14μm): 단결정 게르마늄은 여전히 중요하며 실리콘 (Si) 도 고경도, 저비용으로 8-12μm에 자주 사용됩니다.이밖에 염화나트륨 (NaCl), 브롬화칼륨 (KBr) 등 결정체는 투광범위가 극히 넓지만 쉽게 조해되므로 엄격히 보호해야 한다.

2. 도금재료: 스펙트럼"선별"을 실현하는 관건

박막간섭원리는 대통기능을 실현하는 핵심으로서 높은 굴절률(H)과 낮은 굴절률(L) 매체막층을 교체하여 증도금하여 구성한다.

재료 페어링: 고전적인 조합은 게르마늄 (Ge) 을 H 층으로 하고 일산화규소 (SiO) 또는 황화아연 (ZnS) 을 L 층으로 한다.예를 들어, MWIR/LWIR 영역에서 Ge/ZnS 조합은 우수한 굴절률과 환경 내구성 때문에 널리 사용됩니다.

돌파와 추세: 재료과학의 진보는 신소재의 응용을 추진하였다.

산화물 대체: 예를 들어 이산화 티타늄 (TiO), 오산화 탄탈륨 (Ta₂O ₅) 등은 근적외선에 사용되며 더 높은 레이저 손상 임계값과 안정성을 제공한다.

비결정 박막: 비실리콘 (a-Si), 비결정 게르마늄 (a-Ge) 등을 사용하여 결정계로 인한 산란 손실을 줄이고 광학 균일성과 성능을 향상시킬 수 있다.

견고한 내구성 설계: 탄화 게르마늄(GeC), 금강석 모양의 탄소(DLC) 등 경질 소재를 보호층 또는 막층 성분으로 도입하여 필터의 내마모, 내부식 성능을 현저하게 향상시키고 열악한 환경에 적응한다.

결론:

현대 적외선 필터의 설계는 이미 시스템 공학으로 발전했다.선택시 우선 작업주파수대역에 근거하여 기저를 선정한후 다시 통대정밀도, 마감요구, 환경경도 (내온, 내습, 내충격) 및 원가에 근거하여 적합한 도금재료체계와 막계설계를 선택한다.재료 과학의 돌파, 특히 신형 경질, 저손실, 고안정성 도금 재료의 개발은 적외선 필터가 더 높은 성능, 더 작은 크기, 더 긴 수명, 더 넓은 환경 적응성의 방향으로 발전하도록 추진하고 있다.