Diseño, fabricación y caracterización de filtros paso-banda estrechos para infrarrojo medio

Resumen

El trabajo consiste en el desarrollo de filtros paso-banda estrechos para infrarrojo medio, formados por láminas delgadas de monóxido de silicio y germanio. Se han crecido láminas de ambos materiales mediante evaporación en vacío. Su caracterización se ha realizado fundamentalmente a partir de medidas espectrofotométricas en distintos rangos del espectro y se ha completado con otras técnicas de caracterización óptica (elipsometría), morfológica (AFM, SEM), estructural (XRD) y química (SIMS). Los resultados de este análisis han permitido seleccionar unas condiciones de preparación que proporcionan láminas estables y con propiedades reproducibles de ambos materiales. Partiendo de los resultados anteriores se ha alcanzado el objetivo tecnológico de diseñar, fabricar y caracterizar filtros paso-banda estrechos de alta tecnología para aplicaciones en dispositivos de detección de gases tóxicos y contaminantes en el rango del infrarrojo medio (entre 3 y 5 micras). Las especificaciones de diseño establecen una longitud de onda de centrado de 4.52+-0.04micras, una anchura a media altura de 0.09+-0.01 micras y una transmitancia máxima mayor del 75%. En la banda de rechazo se exige una transmitancia media menor que 0.02% y máxima menor que 0.1% en el rango de 1 a 6 micras, fuera de la banda de paso. Se han diseñado dos tipos de filtros con una configuración de Fabry-Perot de una cavidad y de doble cavidad respectivamente, ambos formados por más de 70 capas. Para la fabricación de filtros dentro de la especificación se propone un método basado en el análisis previo de tolerancias del diseño y en la caracterización óptica de un subsistema definido de la multicapa. La caracterización de la respuesta óptica de los filtros obtenidos confirma el cumplimiento de las especificaciones y su estabilidad en condiciones ambientales de laboratorio y tras someterlos a distintas pruebas de resistencia.