光通信およびデータコムにおける光学的課題を解決する方法は常に複数存在し、各選択肢がすべてにおいて同等に優れているわけではない。本稿では、コーティング済みカラーフィルタガラスを競合する材料・工程・設計アプローチと、商業的に重要な基準—性能、耐久性、単価、納期—に基づいて比較する。
光通信およびデータコムにおけるコーティング済みカラーフィルタ
光通信およびデータコムにおいて、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。電気通信光学は電気通信公差で指定される：数分の1 nmドリフトするフィルタはチャネルを帯域外へ移動させ得、20年間の連続稼働で劣化するコンポーネントは保証問題である。環境安定性、熱係数制御、および生産ロット間の一貫性は、主要性能以上に重要である。
基板と材料の選定
基板は、コーティングが耐え得る上限を設定する。B270と超透明フロートガラスは中程度のフラックスの主力であり、価格対透明度の比が最良である。部品がランプに近接して置かれる場合、熱勾配を割れずに許容するため、ホウケイ酸ガラスまたは特定の耐熱ガラスが使用される；溶融石英やEagle XGなどの低膨張基板はさらに進み、繰り返す熱サイクルを通じて形状を保持する。厚みはグレードと同様に重要である：0.5 mmのプレートは3 mmのプレートよりも速く加熱・冷却されるため、ストロボやシャッター条件下では薄い方が安全であるが、組立時にはより脆い。光通信およびデータコムについて、通常の故障は弱すぎる材料ではなく、指定されたことのない材料である。そのため工場はソーダ石灰ガラスにデフォルトし、最初の高フラックス試験でプレートが割れる。
コストと納期を左右する要因
コーティング済みカラーフィルタの価格は、主として層数、基板のサイズ、およびコーティング工程の歩留まりの関数である。20層のカラーコーティングは日常的なものである；2 nmの遷移をもつ60層のエッジフィルタは、チャンバー時間と厚み誤差に対する感度の両方が急増するため、数倍のコストとなる。パターン部品はリソグラフィまたはスクリーン印刷の工程を追加し、そのコストはマスクまたはスクリーンに支配されるため、最初の1個は高価で100個目はそうではない。基板のグレードと厚みは、ほとんどの購入者が予想するよりも少ない寄与しかしない；実際のコスト跳躍は、厳しい分光公差、チャンバーの均一ゾーンより大きい部品、および数枚のプレートのためにチャンバーを稼働せざるを得ない低量から生じる。1回の工程で共有できる色を統合することは、光通信およびデータコムにおける最も効果的な単一のコスト削減である。
実際に重要な公差
カラー作業には、同時に示されなければならない2つの公差体系がある。分光公差は、遷移または主波長が公称値からどれだけ離れていてもよいかを定義する—通常、カラーチップでは±5 nm、測定経路で使用される干渉エッジでは±2 nm。幾何公差は、色がプレート上のどこに位置するかを定義し、ゴボ、パターンフィルタ、および多ゾーン部品で重要である。透過率の測光公差を追加する：90%透過と公称されたフィルタが82%で出荷されれば、目には異なる色である。光通信およびデータコムにおいて、数値が有効な入射角も固定する。なぜなら0度用に設計され15度で測定されたコーティングは、公称値より数ナノメートル短く読まれ、何も問題がなくても顧客はそれを規格外と呼ぶからである。
代替手段との比較
コーティング干渉プレートは、染色または吸収ガラス、印刷ゲル、および一部の設計では単なる未コーティングの有色基板と競合する。吸収ガラスはより安価で角度に完全に鈍感であり、広錐システムに魅力的であるが、鋭いエッジに到達できず、高フラックス下で褪せ、任意の色を生成できない。ゲルは最も安価な選択肢であり使用中に消費されるため、10年設計の器具ではなく一時的な設置に適している。コーティングされた硬質酸化物プレートは前払いでより高価であるが、器具の寿命まで色を保持し、他の2つでは一致できない方法でパターン化または多ゾーン化できる。光通信およびデータコムにおいて、決定は通常フラックスと耐用寿命にかかる：平方センチメートルあたり数百ミリワット未満ではより安価な選択肢が実行可能であり、それ以上ではコーティングガラスが生き残る唯一の答えである。
光通信およびデータコムに特有の要件
光通信およびデータコムにおいて、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。電気通信光学は電気通信公差で指定される：数分の1 nmドリフトするフィルタはチャネルを帯域外へ移動させ得、20年間の連続稼働で劣化するコンポーネントは保証問題である。環境安定性、熱係数制御、および生産ロット間の一貫性は、主要性能以上に重要である。
- 温度および湿度にわたる波長安定性
- 厳しい公差制御をもつ超低挿入損失
- 生産ロット間の一貫性
- 20年耐用寿命の文書
Telcordia方式の信頼性期待、ISO 10110図面、およびモジュールメーカー向けの完全な材料宣言。
選定データ一覧
| パラメータ | 標準値 | 備考 |
|---|---|---|
| 主波長 | 450 - 660 nm、カスタムは±5 nm | カラーチップごと |
| 帯域内透過率 | >= 85 %（チューニング設計ではT>= 90 %） | 垂直入射時 |
| 帯域外遮断 | OD2 - OD4 | 可視からNIR |
| コーティング種 | IAD多層硬質酸化物 | 干渉による発色 |
| 基板 | B270、ホウケイ酸ガラス、超透明、石英 | 高フラックス用耐熱グレード |
| 厚み | 0.3 - 3 mm | ゴボでは1.1 mmが標準 |
| サイズ公差 | ±0.1 mm、要望で±0.05 mm | 円、角、カスタム外形 |
| パターン公差 | ±0.05 mmの位置合わせ | スクリーン印刷、リソグラフィ、またはマスク |
| 動作温度 | 基板に依存し最大400°C | 熱衝撃が実際の限界 |
よくある質問
特定の色でロゴやパターンを印刷できますか？
はい。パターンは、コーティング前のマスキングまたはリソグラフィ、あるいはパターン層のスクリーン印刷によって生成され、位置合わせは通常±0.05 mmに保持される。特徴をエッジから少なくとも0.3 mm離し、アートワークをベクタデータとして提供する。
色は時間とともに褪せますか？
いいえ。干渉コーティングは無機の硬質酸化物層であり、漂白する染料はない。現場での色変化は、ほぼ常にイオンアシストなしで成膜された湿潤したコーティング、またはアプリケーションが到達したよりも低い動作温度用に指定された設計から生じる。
高出力照明器具にはどの基板を使用すべきですか？
ほとんどの器具にはホウケイ酸ガラスまたは専用の耐熱ガラスを、部品が急速な熱サイクルを経験する場合には溶融石英または低膨張基板を。薄い基板は厚いものよりも熱衝撃に耐える。なぜならプレート全体の勾配が小さいためである。