Filtros de paso de banda, paso largo y paso corto: ¿no los distingues? Todo lo que necesitas saber sobre la selección de filtros infrarrojos.

Un especialista en compras, relativamente nuevo en el sector, nos contó una anécdota. Su equipo estaba desarrollando un módulo de medición de temperatura por infrarrojos. Seleccionaron un filtro de paso largo. Durante la depuración, detectaron una respuesta anómala a la interferencia de onda corta. Tras dos semanas revisando el código, finalmente descubrieron que el problema residía en el filtro. En realidad, lo que necesitaban era un filtro de paso de banda, no de paso largo.

Dos semanas.

Este tipo de error es más frecuente en este sector de lo que muchos están dispuestos a admitir. La razón es simple: los filtros paso banda, paso largo y paso corto suenan parecidos, pero sus diferencias funcionales son fundamentales. Si uno se equivoca en la selección, el proceso de depuración se resiente.

Este artículo explica la lógica que hay detrás de los tres tipos y responde a algunas de las preguntas más frecuentes durante la selección de filtros.

¿Qué es un filtro de paso largo y cuándo se utiliza?

A filtro de paso largo Transmite únicamente luz con longitudes de onda superiores a un determinado umbral. Toda la luz con longitudes de onda inferiores a dicho umbral queda bloqueada.

He aquí un ejemplo concreto: un filtro de paso largo con una longitud de onda de corte de 700 nm bloquea toda la luz visible por debajo de 700 nm, mientras que transmite la luz infrarroja cercana y la luz infrarroja media a lejana por encima de 700 nm.

Este tipo de filtro es adecuado para aplicaciones donde se necesita bloquear toda la luz de onda corta y permitir el paso libre de longitudes de onda más largas. El caso de uso más típico se encuentra en la etapa inicial de los sistemas de imágenes térmicas: el infrarrojo de onda larga de 8 a 14 μm debe llegar al detector, mientras que la luz visible y el infrarrojo cercano son completamente indeseables. Un único filtro de paso largo resuelve el problema con una estructura simple.

La serie de filtros de paso largo de MULTI IR abarca múltiples longitudes de onda de corte, desde el infrarrojo cercano hasta el infrarrojo medio y lejano, con envíos estables para imágenes térmicas, pirómetros, detección de incendios y otras aplicaciones.

Sin embargo, el filtro de paso largo tiene una limitación clara: solo bloquea las longitudes de onda cortas. No bloquea las longitudes de onda largas. Si su sistema sufre interferencias de longitudes de onda mayores que la banda objetivo, el filtro de paso largo no puede solucionarlo. Ahí es donde entra en juego el filtro de paso de banda.

¿Qué es un filtro de paso corto? Sus casos de uso son menos numerosos de lo que podrías pensar.

A filtro de paso corto Hace lo contrario que un filtro de paso largo: transmite solo la luz con longitudes de onda más cortas que el punto de corte, mientras que bloquea todas las longitudes de onda más largas.

En el dominio infrarrojo, los filtros de paso corto se utilizan con mucha menos frecuencia que los de paso largo o de paso de banda. El caso más común se da cuando un sistema necesita aislar completamente la radiación infrarroja por encima de una determinada longitud de onda, preservando al mismo tiempo la señal en la banda de onda corta. Por ejemplo, algunos sistemas de cámaras de luz visible que requieren el rechazo del infrarrojo cercano utilizan filtros de paso corto para bloquear dicha radiación.

La principal ventaja de un filtro de paso corto es que bloquea las longitudes de onda largas. Si su objetivo es eliminar toda la luz por encima de una longitud de onda específica, el filtro de paso corto es la opción más sencilla.

¿Qué es un filtro de paso de banda y por qué es el tipo más utilizado en aplicaciones de detección por infrarrojos?

A filtro de paso de banda Tiene un límite de corte inferior y otro superior: transmite solo la luz dentro de un rango de longitud de onda específico, bloqueando tanto las longitudes de onda más cortas como las más largas.

Este "rango específico" es su banda de transmisión. La banda de transmisión se describe mediante sus posiciones inicial y final. Por ejemplo, una banda de transmisión de 3000 nm a 5000 nm, que bloquea todas las longitudes de onda más cortas y más largas, es un filtro de paso de banda. En la industria, los productos con una relación ancho de banda a longitud de onda central superior al 5 %-20 % se denominan a menudo filtros de banda ancha. Por ejemplo, un filtro de paso de banda centrado en 850 nm con un ancho de banda a media altura de 40 nm permite el paso aproximadamente solo del rango de 830-870 nm, bloqueando todo lo demás.

Los filtros de paso de banda son los más utilizados en la detección infrarroja porque la gran mayoría de las aplicaciones de detección comparten un requisito común: solo se necesita la señal de la banda de longitud de onda objetivo; todo lo demás se rechaza.

La detección de gases solo requiere el pico de absorción del gas objetivo. El reconocimiento facial por infrarrojo cercano solo requiere la banda de emisión del iluminador. La medición de distancia por láser requiere la longitud de onda de emisión específica del láser. La medición de distancia por tiempo de vuelo requiere la banda estrecha correspondiente al pulso transmitido. Ninguno de estos escenarios se resuelve bloqueando solo un lado. Requieren que se bloqueen ambos lados, dejando únicamente la banda objetivo.

¿Es un filtro de banda estrecha una categoría aparte? ¿Cómo se relaciona con un filtro de paso de banda?

A filtro de paso de banda estrecha Es fundamentalmente un subconjunto de los filtros paso banda. La única diferencia es el ancho de la banda de transmisión.

En la industria, los productos con una relación ancho de banda a longitud de onda central inferior al 1 %-5 % se denominan generalmente filtros de banda estrecha. Sin embargo, este límite no es un estándar de la industria; las definiciones de "banda estrecha" varían entre los proveedores. Al seleccionar un filtro, siempre fíjese en el valor FWHM (ancho completo a media altura), no solo en el nombre.

Los filtros de banda estrecha se utilizan en aplicaciones que requieren una pureza de longitud de onda extremadamente alta: aislamiento de canales en comunicaciones láser, selección de picos de absorción característicos en la detección de gases y separación de longitudes de onda de excitación y emisión en la detección de fluorescencia. En estos casos, permitir el paso de tan solo unos pocos nanómetros adicionales de luz fuera de banda contaminaría la señal. La banda estrecha es la única opción viable.

Los filtros infrarrojos de banda estrecha de MULTI IR se fabrican con una tolerancia de longitud de onda central de ±2 nm, un nivel de precisión que ha sido validado en aplicaciones de detección de gases y láser.

Cómo determinar rápidamente qué tipo necesita

Hazte tres preguntas; con eso basta.

1. ¿Necesito bloquear un lado o ambos lados?

Si solo necesita bloquear longitudes de onda cortas, elija paso largo. Si solo necesita bloquear longitudes de onda largas, elija paso corto. Si necesita bloquear ambos lados, elija paso banda.

2. ¿Cuál es el ancho de banda de mi señal objetivo?

Si la banda objetivo es muy amplia (por ejemplo, todo el rango del infrarrojo medio de 8 a 14 μm), puede ser suficiente con un filtro de banda ancha o de paso largo. Si la banda objetivo es muy estrecha (por ejemplo, el pico de absorción de CO₂ a 4,26 μm), se requiere un filtro de banda estrecha.

3. ¿Existen fuentes de interferencia a ambos lados de mi banda objetivo?

Si la respuesta es afirmativa, el filtro paso banda es el único tipo que puede abordar la interferencia de ambos lados simultáneamente; ni el filtro paso largo ni el filtro paso corto pueden hacerlo.

Una vez respondidas estas tres preguntas, el tipo de filtro queda prácticamente determinado. Tras confirmar el tipo, el trabajo restante consiste en definir la longitud de onda central, el ancho de banda y la profundidad de bloqueo específicos, en función de la potencia de la fuente del sistema, la sensibilidad del detector y la precisión de detección del objetivo.

Una pregunta que surge con frecuencia:

Para la misma banda de longitud de onda, el filtro de paso de banda es más caro que el de paso largo. ¿Por qué? ¿De dónde proviene el coste adicional?

Proviene de la complejidad del recubrimiento.

Un recubrimiento de paso largo requiere un diseño de recubrimiento en un solo borde de corte, lo cual es relativamente sencillo. Un recubrimiento de paso de banda requiere el control simultáneo de la posición y la pendiente de dos bordes de corte, con un número significativamente mayor de capas de recubrimiento y mayores exigencias en cuanto a la estabilidad del equipo y el control del proceso. Cuanto menor sea el ancho de banda, más difícil será el diseño del recubrimiento: el número de capas puede alcanzar decenas o incluso cientos, y los requisitos para el entorno de la cámara de vacío se vuelven muy exigentes.

Así que, cuando veas dos filtros con precios significativamente diferentes, no saques conclusiones precipitadas pensando que uno es demasiado caro. Comprueba primero el tipo y el ancho de banda; estos dos parámetros por sí solos explican la mayor parte de la diferencia de precio.

Los filtros de paso de banda, paso largo y paso corto no son tres entidades hermanas con nombres similares. Son tres soluciones ópticas fundamentalmente distintas para tres problemas diferentes. Comprender las características de cada tipo le permitirá elegir el filtro adecuado.

Si aún no está seguro de qué filtro elegir, o si desea verificar los parámetros de su sistema, póngase en contacto con el equipo técnico de MULTI IR. Disponemos de una gama completa de filtros de paso de banda, paso largo y paso corto, desde el infrarrojo cercano hasta el infrarrojo medio y lejano, y ofrecemos soporte para especificaciones personalizadas con curvas espectrales medidas.

MULTI-IR
Disponemos de filtros infrarrojos de banda ancha, banda estrecha, paso largo y paso corto de la serie completa, que cubren todo el espectro desde el infrarrojo cercano hasta el infrarrojo medio y lejano. Más de 10 000 tipos de componentes sensibles al infrarrojo disponibles.
Entre los tres primeros a nivel mundial en solidez integral.
Empresa especializada y sofisticada de nivel nacional, un verdadero "pequeño gigante".

Sitio web: www.mirhz.com
Sitio global: www.miroptech.com