Filtros óticos multicamada

No caso das simulações de filtros óticos multicamada, estas foram efetuadas recorrendo à ferramenta de otimização fornecida pelo software TFCalcTM 3.5.14 da Software Spectra, Inc, tendo

sido definidos previamente os alvos, os quais se encontram na Figura 4.9.

Os alvos foram definidos de modo a que, para os 630 nm a transmitância ( ) fosse inferior a 50 % nos intervalo 380 – 629.5 nm e 630.5 – 780 nm, e fosse superior a 50 % no intervalo 629.5 – 630.5 nm. Desta forma, o software otimiza a estrutura do filtro de forma a aproximar ao máximo o pico de emissão espetral dos 630 nm, procedendo-se posteriormente aos ajustes necessários de forma o obter o maior valor de no referido. O mesmo foi efetuado para os 635 nm, sendo que, foi definido que a fosse inferior a 50 % nos intervalo 380 – 634.5 nm e 635.5 – 780 nm, e fosse superior a 50 % no intervalo 634.5 – 635.5 nm.

A seguir apresentam-se os resultados obtidos relativamente aos melhores filtros óticos multicamada para 630 nm e 635 nm no caso das combinações de materiais dielétricos

a) b)

/ e / . É importante referir que a escolha dos melhores resultados teve em consideração a mínima redução do valor de relativamente à apresentada pela fonte de luz na ausência de filtros nos s de 630 nm e 635 nm, considerando o detetor real correspondente ao fotodíodo utilizado na sua caraterização.

/

Com as simulações da combinação de materiais dielétricos / , verificou-se que é possível centrar o espetro da fonte de luz escolhida quer nos 630 nm, quer nos 635 nm, com 7, 9, 11 e 13 camadas, no entanto, verificou-se que à medida que se aumentava o número de camadas, aumentava também o valor de e, sendo assim, os melhores resultados deste tipo de filtros para os s pretendidos, com os materiais dielétricos mencionados, foram obtidos através de estruturas com 13 camadas, onde, as espessuras físicas ( s) utilizadas se apresentam na Tabela 4.5.

Tabela 4.5 Valores das ds utilizadas nas simulações de 2 filtros óticos multicamada, com 13 camadas e com a combinação de materiais TiO2/SiO2, de forma a centrar o espetro da fonte de luz escolhida nos 630 nm e nos 635 nm.

Camada Material (nm) 630 nm 635 nm 1 56 57 2 108 83 3 56 57 4 78 83 5 56 57 6 78 83 7 56 57 8 78 83 9 56 57 10 78 83 11 56 57 12 108 83 13 56 57 Total (nm) 920 897

Na figura seguinte apresentam-se os gráficos de emissão espetral das simulações de filtros óticos efetuadas, de modo a centrar o espetro da fonte de luz escolhida nos 630 nm e nos 635 nm, respetivamente, relativamente ao espetro da fonte de luz escolhida sem filtro e à eficiência do detetor real. Através da análise dos referidos gráficos, é possível comparar os valores das simulações com a emissão espetral do LED LR G6SP.

Verificou-se que, relativamente ao de 630 nm, o LED LR G6SP apresenta um valor de de aproximadamente 62 % e, após a simulação obtém-se um valor de de aproximadamente 55 %, o que se traduz numa redução do valor de de aproximadamente 7 %. Relativamente ao de 635 nm, o LED LR G6SP apresenta um valor de de aproximadamente 65 % e, após a simulação obtém um valor de de aproximadamente 60 %., o que se traduz numa redução do valor de de aproximadamente 5 %. O valor de FWHM no caso do LED LR G6SP é de aproximadamente 22 nm e no caso das simulações para obter o s máximos de emissão espetral de 630 nm e 635 nm é de aproximadamente 18 nm e 17 nm, respetivamente, o que se traduz numa redução de 4 nm e 5 nm, relativamente ao FWHM do LED LR G6SP.

/

No caso da combinação de materiais dielétricos / , verificou-se o mesmo que

a) b)

Figura 4.10 Emissão espetral do LED LR G6SP caraterizado com o detetor real e simulação da aplicação de filtro óticos

multicamada, com 13 camadas e com a combinação de materiais TiO2/SiO2, de forma a obter os λs máximos de emissão espetral

luz escolhida quer nos 630 nm, quer nos 635 nm, com a simulação de filtros óticos multicamada com 7, 9, 11 e 13 camadas, no entanto, à medida que se aumenta o número de camadas, aumenta também o valor de . Sendo assim, os melhores resultados deste tipo de filtros para os s pretendidos, com os materiais dielétricos mencionadas, foram obtidos através de estruturas com 13 camadas, onde, as espessuras físicas ( s) utilizadas se apresentam na Tabela 4.6.

Tabela 4.6 Valores das ds utilizadas nas simulações de 2 filtros óticos multicamadas, com 13 camadas e com a combinação de materiais TiO2/MgF2, de forma a centrar o espetro da fonte de luz escolhida nos 630 nm e nos 635 nm.

Camada Material (nm) 630 nm 635 nm 1 52 53 2 110 91 3 52 53 4 87 91 5 52 53 6 87 91 7 52 53 8 87 91 9 52 53 10 87 91 11 52 53 12 110 91 13 52 53 Total (nm) 932 917

Na Figura 4.11 apresentam-se os gráficos de emissão espetral das simulações de filtros óticas efetuadas, de modo a centrar o espetro da fonte de luz escolhida nos 630 nm e nos 635 nm, respetivamente, relativamente ao espetro da fonte de luz escolhida sem filtro e à eficiência do detetor real.

A comparação dos valores das simulações com a emissão espetral do LED LR G6SP é possível através da análise dos gráficos presentes na figura anterior. Deste modo, verificou-se que, relativamente ao de 630 nm, após a simulação ocorre uma redução do valor de de aproximadamente 7 %., isto porque, é obtido um valor de de aproximadamente 55 % inferior aos aproximadamente 62 % apresentados pelo LED LR G6SP na ausência de filtro ótico. Relativamente ao de 635 nm, após a simulação ocorre uma redução do valor de de aproximadamente 5 %., isto porque, é obtido um valor de de aproximadamente 60 % inferior aos aproximadamente 65 % apresentados pelo LED LR G6SP na ausência de filtro ótico. No caso das simulações para obter o s máximos de emissão espetral de 630 nm e 635 nm, o valor de FWHM é de aproximadamente 18 nm e 17 nm, respetivamente, o que se traduz numa redução de 4 nm e 5 nm, relativamente ao FWHM do LED LR G6SP (22nm).