Фильтр помех

Полосовой интерференционный фильтр для лазерных экспериментов

, Интерференционный фильтр дихроичный фильтр или тонкопленочный фильтр — это оптический фильтр , который отражает одни длины волн (цвета) света и пропускает другие, практически не поглощая все интересующие длины волн. Интерференционный фильтр может быть фильтром верхних частот , нижних частот , полосовым или режекторным. Они используются в научных целях, а также в архитектурном и театральном освещении .

Интерференционный фильтр состоит из нескольких тонких слоев диэлектрика , имеющих разные показатели преломления. Также могут быть металлические слои. Интерференционные фильтры избирательны по длине волны из-за интерференционных эффектов, возникающих между падающими и отраженными волнами на границах тонкой пленки. Принцип действия аналогичен эталону Фабри-Перо .

Дихроичные зеркала и дихроичные отражатели — это устройства одного и того же типа, но для них характерны цвета света, который они отражают, а не цвета, которые они пропускают. Диэлектрические зеркала действуют по тому же принципу, но фокусируются исключительно на отражении.

Теория

Дихроичные фильтры используют принцип интерференции тонких пленок и воспроизводят цвета так же, как масляные пленки на воде. Когда свет падает на масляную пленку под углом, часть света отражается от верхней поверхности масла, а часть — от нижней поверхности, где оно соприкасается с водой. Поскольку свет, отражающийся от дна, проходит немного более длинный путь, некоторые длины волн света усиливаются из-за этой задержки, тогда как другие имеют тенденцию подавляться, создавая видимые цвета. Цвет, передаваемый фильтром, смещается в синий цвет с увеличением угла падения, см. Диэлектрическое зеркало .

В дихроичном зеркале или фильтре вместо использования масляной пленки для создания интерференции чередующиеся слои оптических покрытий с разными показателями преломления подложке наращиваются на стеклянной . Границы между слоями с разными показателями преломления создают фазовые отражения, избирательно усиливая определенные длины волн света и интерферируя с другими длинами волн. Слои обычно наносятся методом вакуумного напыления . Контролируя толщину и количество слоев, можно настроить частоту полосы пропускания фильтра и сделать ее широкой или узкой по желанию. Поскольку нежелательные длины волн отражаются, а не поглощаются, дихроичные фильтры не поглощают эту нежелательную энергию во время работы и поэтому не становятся такими горячими, как эквивалентный обычный фильтр (который пытается поглотить всю энергию, кроме энергии в полосе пропускания). ( см. в интерферометре Фабри – Перо Математическое описание эффекта .)

Там, где белый свет намеренно разделяется на различные цветовые полосы (например, в цветном видеопроекторе или цветной телекамере аналогичная дихроичная призма ), вместо него используется . Однако в настоящее время для камер более распространено использование массива поглощающих фильтров для фильтрации отдельных пикселей на одной ПЗС-матрице.

Приложения

Дихроичные фильтры могут фильтровать свет от источника белого света, создавая свет, который воспринимается людьми как очень насыщенный по цвету. Такие фильтры популярны в архитектурном ^[1] и театральное применение.

IEC 60598 Символ отсутствия холодного луча

Дихроичные отражатели, известные как холодные зеркала, обычно используются позади источника света, чтобы отражать видимый свет вперед, позволяя при этом невидимому инфракрасному свету проходить через заднюю часть светильника. Такое расположение позволяет обеспечить интенсивное освещение при меньшем нагреве освещаемого объекта. Многие кварцево-галогенные лампы имеют для этой цели встроенный дихроичный отражатель , который изначально был разработан для использования в слайд-проекторах, чтобы избежать плавления слайдов, но теперь широко используется для внутреннего домашнего и коммерческого освещения. Это улучшает белизну за счет удаления излишков красного цвета; однако он представляет серьезную опасность пожара при использовании во встраиваемых или закрытых светильниках, поскольку в эти светильники попадает инфракрасное излучение. с нехолодным светом ( ALU или Silverback Для этих целей необходимо использовать лампы ). Встраиваемые или закрытые светильники , которые не подходят для использования с дихроичными рефлекторами, могут быть обозначены символом IEC 60598 No Cool Beam.

В флуоресцентной микроскопии дихроичные фильтры используются в качестве светоделителей для направления света с частотой возбуждения на образец, а затем на анализатор, чтобы отклонить ту же частоту возбуждения, но пропустить определенную частоту излучения.

В некоторых ЖК-проекторах вместо призм используются дихроичные фильтры, которые разделяют белый свет лампы на три цвета перед прохождением его через три ЖК-дисплея.

Старые DLP- проекторы обычно передают источник белого света через цветовой круг, в котором используются дихроичные фильтры для быстрого переключения цветов, передаваемых через (монохромное) цифровое микрозеркальное устройство . В новых проекторах могут использоваться лазерные или светодиодные источники света для прямого излучения световых волн желаемой длины.

Они используются в качестве лазерных сепараторов гармоник . Они разделяют различные гармонические компоненты лазерных систем с удвоенной частотой путем избирательного спектрального отражения и передачи.

Дихроичные фильтры также используются для создания гобо для мощных осветительных приборов. Изображения создаются путем наложения до четырех цветных дихроичных фильтров.

фотоувеличителей Цветные головки используют дихроичные фильтры для регулировки цветового баланса на отпечатке.

из художественного стекла украшения Иногда изготавливаются , которые действуют как дихроичный фильтр. Поскольку длина волны света, выбираемая фильтром, меняется в зависимости от угла падения света, такие украшения часто имеют переливающийся эффект, меняя цвет по мере качания (например) сережек . Еще одно интересное применение дихроичных фильтров — пространственная фильтрация . ^[2]

Используя технологию, лицензированную Infitec , Dolby Labs использует дихроичные фильтры для просмотра 3D -фильмов. Левая линза очков Dolby 3D передает определенные узкие полосы красных, зеленых и синих частот, а правая линза передает другой набор красных, зеленых и синих частот. Проектор использует соответствующие фильтры для отображения изображений, предназначенных для левого и правого глаза. ^[3]

Дихроичные фильтры с длинным проходом, применяемые к обычному освещению, могут предотвратить привлечение насекомых. В некоторых случаях такие фильтры могут предотвратить привлечение других диких животных, снижая неблагоприятное воздействие на окружающую среду. ^[4]

Преимущества

Дихроичные фильтры имеют гораздо более длительный срок службы, чем обычные фильтры; цвет заложен в структуре твердых микроскопических слоев и не может «выцветать» в течение срока службы фильтра (в отличие, например, от гелевых фильтров). Их можно изготовить так, чтобы они пропускали любую частоту полосы пропускания и блокировали выбранное количество частот полосы задерживания . Поскольку свет в полосе задерживания отражается, а не поглощается, дихроичный фильтр нагревается гораздо меньше, чем обычные фильтры. Дихроики способны достигать чрезвычайно высоких порогов повреждения лазером и используются во всех зеркалах самого мощного в мире лазера — Национальной установки зажигания .

См. также

Ссылки

^ «Копенгагенский оперный театр» . Архивировано из оригинала 10 мая 2009 г. Проверено 4 сентября 2009 г.
^ Письма об оптике
^ Шенкленд, Стивен (9 октября 2007 г.). «Dolby заявляет о своих правах на технологию 3D-кино» . CNET . CBS Интерактив . Архивировано из оригинала 24 февраля 2012 г. Проверено 8 декабря 2016 г.
^ Уизерингтон, Блэр Э.; Мартин, Р. Эрик (2003). «Понимание, оценка и решение проблем светового загрязнения на пляжах, где гнездятся морские черепахи» (PDF) . Технический отчет TR-2 Института морских исследований Флориды (3-е изд.). Комиссия по охране рыбы и дикой природы Флориды: 23. ISSN 1092-194X .

Дополнительные источники

В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г.
М. Басс, Справочник по оптике (2-е изд.), стр. 42,89-42,90 (1995).

Дальнейшее чтение

Маклауд, Х. Ангус (2010). Тонкопленочные оптические фильтры (4-е изд.). Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1420073027 .
Морено, Иван; Арайза, Джей Джей; Авендано-Алехо, М (2005). «Тонкопленочные пространственные фильтры». Оптические письма . 30 (8): 914–6. Бибкод : 2005OptL...30..914M . дои : 10.1364/OL.30.000914 . ПМИД 15865397 .

[1] «Копенгагенский оперный театр» . Архивировано из оригинала 10 мая 2009 г. Проверено 4 сентября 2009 г.

[2] Письма об оптике

[3] Шенкленд, Стивен (9 октября 2007 г.). «Dolby заявляет о своих правах на технологию 3D-кино» . CNET . CBS Интерактив . Архивировано из оригинала 24 февраля 2012 г. Проверено 8 декабря 2016 г.

[4] Уизерингтон, Блэр Э.; Мартин, Р. Эрик (2003). «Понимание, оценка и решение проблем светового загрязнения на пляжах, где гнездятся морские черепахи» (PDF) . Технический отчет TR-2 Института морских исследований Флориды (3-е изд.). Комиссия по охране рыбы и дикой природы Флориды: 23. ISSN 1092-194X .

[1]

[2]

[3]

[4]