Gläser zum Sehen über das Sichtbare hinaus

Konventionelle Gläser auf Oxidbasis haben eine Transparenz, die durch Phononabsorption im nahen IR-Bereich begrenzt ist, und haben ein begrenztes Interesse für die Analyse von Informationen, die weit über das Sichtbare hinausgehen. Der IR-spektrale Bereich ist dennoch von primärem Interesse, da er fundamentale Wellenlängenbereiche abdeckt, die für die Wärmebilderstellung sowie molekulare Vibrationssignaturen verwendet werden. Neben spektakulären Fortschritten im Bereich der IR-Detektoren sind die Hauptfortschritte mit der Entwicklung von IR-Glasoptik verbunden, wie beispielsweise Linsen oder IR-Glasfasern. Der Bereich der IR-Gläser wird fast vollständig von Gläsern dominiert, die aus schweren Atomen wie den Chalkogenen S, Se und Te bestehen. Ihre Transparenz reicht bis zu 12, 16 und 28 Mikrom für Sulfid-, Selenid- und die neue Generation von Tellurid-basierten Gläsern. Sie decken die atmosphärischen Transparenzbereiche, 3-5 und 8-13 Mikrom, ab, in denen die IR-Strahlung propagieren kann, was Wärmebilderstellung und Nachtsehbetrieb durch dicke Atmosphärenschichten ermöglicht. Die Entwicklung neuer Glaszusammensetzungen wird auf der Grundlage struktureller Überlegungen diskutiert, mit dem Ziel, kostengünstige Linsen für IR-Kameras zu formen, die beispielsweise bei Fahrassistenzsystemen eingesetzt werden. Zudem werden multimode, single-index, optische Fasern erwähnt, die im 3 bis 12 Mikrom Fenster für in-situ, remote evanescent-wave IR-Spektroskopie entwickelt wurden. Die Detektion molekularer IR-Signaturen wird zur Umweltüberwachung eingesetzt, um die Verschmutzung von Grundwasser mit toxischen Molekülen zu untersuchen. Die Erweiterung dieser Technik zur Untersuchung von Biomolekülen in drei verschiedenen Studien zu Lebergewebeanalysen, Biofilmbildung und Zellstoffwechsel wird ebenfalls besprochen. Schließlich werden die Entwicklungen im Bereich der single-mode Fasern, die um 10 Mikrom für die Darwin-Raumfahrtmission betrieben werden, erwähnt, die darauf abzielt, Anzeichen biologischer Leben in tellurischen erdähnlichen Exoplaneten im gesamten Universum zu entdecken.