noticias de la compañía sobre Análisis integral de los filtros ópticos

Análisis integral de los filtros ópticos

• 1Definición y características de los filtros
  Un filtro, como componente óptico, funciona principalmente para atenuar la intensidad de la luz y alterar su composición espectral.proporcionando un filtrado espectral preciso para diversas aplicaciones ópticasEs importante tener en cuenta que, si bien los filtros pueden mejorar ciertos colores o sujetos, no aumentan el brillo de la imagen astronómica.haciendo que los objetos aparezcan más tenues en la imagen resultante.
• 
  
• 2Principio de fabricación de filtros
  Los filtros suelen estar hechos de un sustrato de plástico o vidrio combinado con tintes especiales, que después de añadidos alteran la estructura molecular y el índice de refracción del vidrio.afectando así a sus propiedades de transmisión para diferentes colores de luzPor ejemplo, un filtro rojo solo permite que pase la luz roja mientras bloquea todos los otros colores.que funcionan como monocromadoresSin embargo, debe tenerse en cuenta que no producen luz verdaderamente monocromática.
• 
  
• 3Aplicación de filtros en fotografía
  Los filtros juegan un papel crucial en el campo de la fotografía. Al añadir un filtro adecuado delante de la lente, los fotógrafos pueden bloquear efectivamente ciertos colores de luz,destacando así temas o colores específicosPor ejemplo, al fotografiar una flor amarilla, colocar un filtro amarillo delante de la lente bloquea parte de la luz verde (de las hojas) y azul (del cielo),haciendo que el amarillo de la flor sea más vivo y enfatizando efectivamente el temaEsta técnica se utiliza ampliamente en varios escenarios fotográficos para ayudar a los fotógrafos a crear obras más artísticas.
• 
  
• 4. Clasificación de los filtros
  Los filtros pueden clasificarse en función de diferentes criterios, como la banda espectral, las características espectral, el material de recubrimiento y las características de aplicación.

• Basado en la banda espectral:

  • Filtros de luz ultravioleta (UV):Diseñado para la región del espectro ultravioleta.

  • Los filtros de luz visible:Diseñado para la región espectral visible.

  • Filtros infrarrojos (IR):Diseñado para la región espectral infrarroja.
    Estos filtros se adaptan a áreas espectrales específicas para satisfacer necesidades ópticas particulares.

• Basado en las características espectrales:

  • Filtros de paso de banda:Transmitir una banda específica de longitudes de onda.

  • Filtros de corte (pasos largos/cortos):Transmitir longitudes de onda por encima (Longpass) o por debajo (Shortpass) de una longitud de onda específica de corte/corte.

  • Filtros dicróicos: Transmite o refleja selectivamente la luz según la longitud de onda.

  • Filtros de densidad neutra (ND): Atenuar uniformemente la intensidad de la luz en todo el espectro.

  • Los filtros reflectantes:Reflejan principalmente la luz dentro de una banda específica.
    Estos tipos tienen diferentes características de transmisión y bloqueo para efectos de filtración espectral específicos.

• Basado en el material de recubrimiento:

  • Filtros con revestimiento blando:Los recubrimientos son menos duraderos, más adecuados para dispositivos como analizadores bioquímicos.

  • Filtros de revestimiento duro:Los recubrimientos presentan una excelente dureza y, lo que es más importante, un alto umbral de daño láser (LDT).

• Basado en los índices ópticos y las características de transmisión:

  • Filtros de paso de banda:Permitir el paso de la luz dentro de una banda seleccionada mientras se bloquea la luz fuera de la banda de paso. Los parámetros clave incluyen longitud de onda central (CWL) y ancho total a la mitad del máximo (FWHM),clasificados como banda estrecha o banda ancha.

  • Filtros de paso corto:Transmitir luz con longitudes de onda más cortas que una longitud de onda de corte específica.

  • Filtros de paso largo:Transmitir luz con longitudes de onda más largas que una longitud de onda específica.
    Estos se utilizan para funciones específicas de selección de longitud de onda.

• 5. Terminología del filtro de claves explicada

• longitud de onda central (CWL): longitud de onda correspondiente a la máxima transmitancia para un filtro de paso de banda o la máxima reflectancia para un filtro de muesca.,Para los filtros de interferencia, el pico puede no estar exactamente en el punto medio de la longitud de onda. Consulte la figura 1 para una ilustración de CWL y FWHM.

• Ancho de banda: el rango de longitud de onda correspondiente a la parte del espectro donde pasa una cantidad específica de energía a través del filtro, también conocido como FWHM (véase la figura 1).

• 
• Figura 1:Ilustración de la longitud de onda central y la anchura total a la mitad del máximo (FWHM)
• 
  
• Cuando se discute el rendimiento del filtro, se encuentran otros dos conceptos clave:

• Rango de bloqueo (Banda de bloqueo): Describe el rango de longitud de onda en el que la energía es atenuada por el filtro a un nivel de densidad óptica (OD) especificado.Esto define la región espectral bloqueada por el filtro.

• Rango de transición (ancho de borde): el intervalo de longitud de onda durante el cual el filtro pasa de una alta transmisión a un alto bloqueo (o viceversa), medido entre puntos de transmisión especificados (por ejemplo,,Esto define la nitidez del borde.

• 
• Figura 2: Relación entre el rango de bloqueo/rango de transición y la densidad óptica

• Densidad óptica (OD): una medida crucial del rendimiento de bloqueo de luz de un filtro. Está relacionada logarítmicamente con la transmitancia (T) del filtro: OD = -log10 ((T).Un valor de OD elevado indica una transmitancia muy baja (bloqueo elevado)La figura 3 muestra visualmente la transmitancia para tres valores diferentes de OD (OD 1.0, sobredosis 1.3Es evidente que la transmitancia disminuye significativamente a medida que aumenta la dosis.

• 

• 
  (1) Relación entre OD y transmitancia: a medida que aumenta la densidad óptica (OD), la transmitancia disminuye notablemente.lo que resulta en una menor transmitanciaEste fenómeno se demuestra intuitivamente en la figura 3.

• 
  

• Filtro dicróico: Tipo de filtro capaz de transmitir o reflejar selectivamente la luz en función de la longitud de onda (véase la figura 4).Transmite un rango de longitud de onda específico mientras refleja u absorbe otras longitudes de ondaEste tipo es muy común en aplicaciones de paso largo y corto.

• 
  Figura 4: Características del revestimiento de un filtro dicróico.

• 
  

• 
  • 
    

  • Longitud de onda de corte (λcut-on): Para un filtro de paso largo, esta es la longitud de onda en la que la transmitancia alcanza el 50%. Se identifica como λcut-on en la figura 5.

  • 

  • 
    Figura 5: longitud de onda de corte para filtro de paso largo.

  • 
    

  • Longitud de onda de corte (λcut-off): Para un filtro de paso corto, esta es la longitud de onda en la que la transmitancia cae al 50%. Identificada como λcut-off en la figura 6.

  • 
    Figura 6: longitud de onda de corte para filtro de paso corto.

  • 
    El parámetro de longitud de onda de corte es particularmente importante cuando se discute el rendimiento de los filtros de paso corto.identificado como λcut-off en la figura 6, proporcionando información clave para comprender el rendimiento del filtro.

• 6.Tecnologías de fabricación de filtros
• 
  Los filtros absorbentes y dichróicos
• 
  
• Filtros ópticosLa diferencia principal reside en su mecanismo de filtración.

• Los filtros absorbentes: se basan en las propiedades de absorción de un sustrato de vidrio de color para bloquear la luz. This type excels at handling noise caused by stray light within a system and is angle-insensitive – meaning their transmission and absorption properties remain consistent regardless of the angle of incident light.

• Filtros dicroicos (de interferencia): trabajan reflejando longitudes de onda no deseadas y transmitiendo la parte espectral deseada.Este mecanismo es deseable en aplicaciones donde la luz debe separarse por longitud de onda en diferentes caminosEstos filtros funcionan mediante la utilización de recubrimientos de película delgada que consisten en capas de materiales con diferentes índices de refracción para crear interferencia constructiva y destructiva de las ondas de luz.

  • Las ondas de luz que se reflejan en las interfaces entre las capas interfieren; solo las longitudes de onda específicas en ángulos específicos interfieren constructivamente para pasar;otros interfieren destructivamente y se reflejan (Fig. 7).

  • 
    Figura 7: Estructura multicapa de materiales alternados con índice de refracción alto y bajo depositados en un sustrato de vidrio.

•  

  • A diferencia de los filtros absorbentes, los filtros dicroicos son muy sensibles al ángulo.El aumento del ángulo de incidencia desplaza la transmisión del filtro hacia longitudes de onda más cortas (e.por ejemplo, desplazamiento azul), mientras que la disminución del ángulo lo desplaza hacia longitudes de onda más largas (por ejemplo, desplazamiento rojo).

• Fabricación de filtros de paso de banda: recubrimiento tradicional versus estampado duro (IAD)
• 
  Ahora nos centramos en los filtros de paso de banda dicroicos, ampliamente utilizados en múltiples industrias.

• Revestimiento tradicional (con varias cavidades):Se depositan varias pilas de recubrimiento (como la estructura de la figura 7) sobre varios sustratos separados.Para filtros complejos, las pilas pueden repetirse muchas veces (por ejemplo, más de 100 capas en total por lado).Esta técnica da como resultado filtros más gruesos con menor transmisión porque la luz se absorbe y/o se refleja en cada interfaz del sustrato y capa de cemento..

• Deposición con salpicaduras duras / deposición asistida por iones (IAD):Todas las capas de recubrimiento requeridas (a menudo superiores a 100 capas por lado) se depositan en un solo sustrato.Esto da como resultado un filtro más delgado con una transmisión significativamente mayor, ya que la luz solo pasa a través de un sustrato y evita las pérdidas de capas de cemento.Los beneficios incluyen una mejor transmisión, una mayor estabilidad ambiental y una mayor vida útil.

• 

• 
  Figura 8: Comparación del filtro tradicional (multi-substrato, cementado) (izquierda) con el filtro de mono-substrato (derecha).La transmisión del filtro tradicional disminuye con la adición de sustratos y capas de cementoEl filtro de pulverización dura logra una mayor transmisión mediante el uso de un solo sustrato.

• Comprender estas diferencias de fabricación es crucial a la hora de seleccionar el filtro adecuado para una aplicación.
• 
  
• 7. Introducción y aplicaciones de los diferentes tipos de filtros
  Utilizando filtros de Edmund Optics como ejemplo, aquí hay una breve descripción general de los tipos de filtros comunes y sus aplicaciones:

• Filtros de paso de banda:Característica de transmisión de banda muy estrecha (por ejemplo, < 2nm, 10nm) o de banda ancha (por ejemplo, 50nm, 80nm) a través del sustrato.La elección de filtros de paso de banda de pulverización dura (IAD) aumenta significativamente la transmisión de pico en la longitud de onda objetivo.

• Filtros de paso largo (LP):Transmiten todas las longitudes de onda más largas que una longitud de onda específica de corte (λcut-on).

• Filtros de paso corto (SP):Transmiten todas las longitudes de onda más cortas que una longitud de onda específica de corte (λcut-off).

• Vidrio que absorbe el calor:Transmite la luz visible mientras absorbe la radiación infrarroja (IR).Utilizado en aplicaciones arquitectónicas y automotrices para el control térmicoTambién funciona como un filtro de paso corto.

• Espejos Fríos:Un tipo de filtro dicroico que exhibe una alta reflectividad en el espectro visible mientras mantiene una alta transmisión en el infrarrojo (IR).Ideal para aplicaciones en las que el calor generado pueda causar daños o efectos adversos.g., para iluminar las muestras sensibles al calor).

• Espejos calientes:Un tipo de filtro dicroico que exhibe una alta reflectividad en el espectro infrarrojo (IR) manteniendo una alta transmisión en el visible.Ampliamente utilizado en sistemas de proyección e iluminación para eliminar el calor.

• Filtros de muesca:Diseñado para transmitir todas las longitudes de onda, excepto una banda pre-seleccionada y completamente bloqueada (la "muesca"), ideal para eliminar con precisión una sola longitud de onda láser o banda estrecha de un sistema óptico.

• Filtros de sustrato (absorbente) de colores:Creado utilizando el procesamiento de sustratos (por ejemplo, vidrio teñido, plástico). Muestran perfiles de absorción / transmisión característicos a través de regiones espectrales específicas. A menudo se utilizan como filtros de paso largo o de banda.Sus bordes de transmisión/bloqueo son menos afilados que los filtros recubiertos, pero no son sensibles al ángulo.

• Los filtros dicróicos:Se utiliza para aplicaciones como la separación de colores o la combinación en imágenes.Más sensibles al ángulo que los filtros absorbentes, pero generalmente menos sensibles que los filtros de banda de interferencia compleja.

• Filtros de densidad neutra (ND):Diseñados para atenuar uniformemente la intensidad de la luz (en los espectros UV, visibles o IR) sin alterar significativamente el equilibrio espectral.

  • ND absorbente: trabaja absorbiendo la luz no transmitida.

  • ND reflectante: trabaja reflejando la luz no transmitida de nuevo a lo largo de la trayectoria incidente. Se necesita precaución para garantizar que la luz reflejada no interfiera con la configuración.Se utiliza para proteger las cámaras/detectores de la luz brillante o de la sobreexposición.