Los equipos de imágenes para observar la Tierra desde el espacio proporcionan datos para muchos usos. Las imágenes desagregadas por longitud de onda a una distancia considerable de la superficie de la Tierra son la idea básica detrás de la observación óptica de la Tierra. Este método utiliza información del espectro electromagnético para proporcionar conocimiento diferenciado a escala global.
filtros ópticos casi siempre se requieren cuando se requiere detección óptica. Ayudan a los sistemas ópticos a transmitir una señal fuerte y clara al detector o generador de imágenes sin ruido de fondo óptico no deseado, proporcionando más señal con menos fondo.
Por qué la ventana atmosférica es importante en el diseño de filtros ópticos
La opacidad de la atmósfera terrestre varía con la longitud de onda. Desde una transparencia casi nula hasta casi total, la transparencia atmosférica para la radiación electromagnética emitida por la superficie de la Tierra varía considerablemente.
Crédito de la imagen: Tecnologías espectrales de Iridian
El rango de longitud de onda de la ventana atmosférica para la observación de la Tierra se encuentra aproximadamente entre 300 nm y 15 µm, cubriendo esencialmente el espectro visible y algunas longitudes de onda infrarrojas.
La capacidad de detectar emisiones de la superficie terrestre o de la atmósfera depende de las propiedades de transmisión electromagnética de la atmósfera. Por ejemplo, la absorción atmosférica hace que la banda espectral entre 6 y 8 µm sea bastante opaca. Uno de los factores clave en el diseño de filtros ópticos es el régimen espectral de interés.
Un diseñador óptico sugerirá soluciones que satisfagan las necesidades funcionales específicas del usuario. Este proceso gira en torno a la región espectral de interés.
Las opciones de banda única, los filtros multiespectrales y las imágenes pancromáticas, que combinan datos de todo el espectro visible, son algunos de los muchos filtros ópticos disponibles para diversos casos de uso. Este artículo examinará la detección de banda única y multibanda para brindar una descripción general rápida del diseño de filtros ópticos para la observación de la Tierra.
¿Detección monobanda o multibanda?
Solo se requiere una región espectral para la detección de señales en algunas aplicaciones de observación de la Tierra. Para estos usos, los filtros de paso de banda simples suelen ser suficientes, con opciones que varían según la firma espectral de la emisión que los usuarios pretenden observar.
Los diseñadores ópticos pueden recomendar un filtro de línea estrecha o un filtro de paso de banda más ancho. Sin embargo, no existe una solución única para todos. Surgen desafíos de diseño adicionales, por ejemplo, cuando los detectores de diferentes tamaños requieren filtros con varias dimensiones.
La ventana de detección espectral en filtros de formato más grande debe ser muy uniforme porque las variaciones en el grosor de la capa pueden causar rápidamente cambios significativos en la longitud de onda y dar como resultado resultados inexactos en los datos de observación de la Tierra.
En otras circunstancias, la observación de la Tierra requerirá la detección simultánea de múltiples líneas espectrales para extraer la cantidad más significativa de datos del único instrumento del satélite.
Dadas las limitaciones de peso y tamaño de los equipos satelitales y las dificultades de sobrevivir en el duro entorno del espacio, la combinación de múltiples filtros de paso de banda ópticos en una sola matriz de filtros multizona es un enfoque increíblemente práctico.
Este método permite la conversión de un solo detector en un sistema de imágenes multiespectrales. La base de la idea son diferentes bandas de filtrado selectivo de longitud de onda alineadas con bandas específicas de píxeles del detector. El dispositivo de imágenes se transforma en un espectrómetro en miniatura sin partes móviles.
Filtros de observación de la Tierra
Iridian proporciona filtros multizona y de banda única probados en el espacio para observación de la tierra. Los filtros de paso de banda individuales de diferentes zonas se combinan para formar filtros multizona. Para los filtros multizona, se utilizan dos técnicas de fabricación: ensamblaje de bloques de carnicero y matriz monolítica modelada fotolitográficamente.
Ambos tienen sus propias ventajas. Sin embargo, las necesidades de cada usuario siempre determinarán si son adecuados para las aplicaciones de observación de la Tierra.
Esta información se obtuvo, revisó y adaptó a partir de materiales proporcionados por Iridian Spectral Technologies.
Para obtener más información sobre esta fuente, visite Tecnologías espectrales iridianas.
