Διάφοροι τύποι φίλτρων και βασικές προδιαγραφές

Διάφοροι τύποι φίλτρων και βασικές προδιαγραφές

Κατ' αρχήν, τα οπτικά φίλτρα μπορούν να χωριστούν σε διάφορους τύπους και αυτοί οι διαφορετικοί τύποι οπτικών φίλτρων παρουσιάζονται παρακάτω.

1. Φίλτρο απορρόφησης: Το φίλτρο απορρόφησης γίνεται με ανάμειξη ειδικών βαφών σε υλικά ρητίνης ή γυαλιού.Σύμφωνα με την ικανότητα να απορροφά φως διαφορετικών μηκών κύματος, μπορεί να παίξει το ρόλο του φιλτραρίσματος.Τα έγχρωμα γυάλινα φίλτρα είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα στην αγορά.Τα πλεονεκτήματά του είναι σταθερή, ομοιόμορφη, καλή ποιότητα δέσμης και χαμηλό κόστος κατασκευής, αλλά έχει το μειονέκτημα της σχετικά μεγάλης ζώνης διέλευσης, η οποία σπάνια είναι χαμηλότερη από 30 nm.

2. Φίλτρο παρεμβολής: Το φίλτρο παρεμβολής υιοθετεί τη μέθοδο της επικάλυψης κενού και ένα στρώμα οπτικού φιλμ με συγκεκριμένο πάχος επικαλύπτεται στην επιφάνεια του γυαλιού.Συνήθως ένα κομμάτι γυαλιού είναι κατασκευασμένο από φιλμ πολλαπλών στρωμάτων και χρησιμοποιείται η αρχή της παρεμβολής για την επίτευξη Επιτρέπει τη διέλευση κυμάτων φωτός σε μια συγκεκριμένη φασματική περιοχή.Υπάρχουν πολλοί τύποι φίλτρων παρεμβολών και τα πεδία εφαρμογής τους είναι επίσης διαφορετικά.Μεταξύ αυτών, τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα φίλτρα παρεμβολής είναι τα bandpass φίλτρα, τα cut-off φίλτρα και τα dichroic φίλτρα.

(1) Τα φίλτρα διέλευσης ζώνης μπορούν να μεταδώσουν μόνο φως συγκεκριμένου μήκους κύματος ή στενής ζώνης και το φως έξω από τη ζώνη διέλευσης δεν μπορεί να περάσει μέσα από αυτό.Οι κύριοι οπτικοί δείκτες των φίλτρων διέλευσης ζώνης είναι: κεντρικό μήκος κύματος (CWL), μισό εύρος ζώνης (FWHM) και μετάδοση (T%).Ανάλογα με το μέγεθος του εύρους ζώνης, μπορεί να χωριστεί σε φίλτρα στενής ζώνης με εύρος ζώνης μικρότερο από 30 nm.ευρυζωνικά φίλτρα με εύρος ζώνης άνω των 60 nm.

(2) Το φίλτρο αποκοπής (φίλτρο αποκοπής) μπορεί να διαιρέσει το φάσμα σε δύο περιοχές.Το φως σε μια περιοχή δεν μπορεί να περάσει από αυτήν την περιοχή, η οποία ονομάζεται περιοχή αποκοπής, ενώ το φως στην άλλη περιοχή μπορεί να περάσει πλήρως από αυτήν, η οποία ονομάζεται περιοχή ζώνης διέλευσης.Τα τυπικά φίλτρα αποκοπής είναι τα φίλτρα μακράς διέλευσης και τα βραχυπερατά φίλτρα.Διερχόμενο φίλτρο μεγάλου κύματος: αναφέρεται σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος, μεταδίδεται η κατεύθυνση μακρού κύματος και η κατεύθυνση βραχέων κυμάτων είναι αποκοπή, η οποία παίζει το ρόλο της απομόνωσης βραχέων κυμάτων.Διερχόμενο φίλτρο βραχέων κυμάτων: Το φίλτρο διέλευσης βραχέων κυμάτων αναφέρεται σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος, η κατεύθυνση του μικρού κύματος μεταδίδεται και η κατεύθυνση του μακρού κύματος είναι αποκοπή, το οποίο παίζει το ρόλο της απομόνωσης του μακρού κύματος.

(3) Το διχρωικό φίλτρο (διχρωμικό φίλτρο) μπορεί να επιλέξει μια μικρή γκάμα χρωμάτων που θέλουν να περάσουν φως ανάλογα με τις ανάγκες και να αντανακλούν άλλα χρώματα.Υπάρχουν μερικοί άλλοι τύποι φίλτρων: Τα φίλτρα ουδέτερης πυκνότητας (Φίλτρα ουδέτερης πυκνότητας), γνωστά και ως φιλμ εξασθένησης, χρησιμοποιούνται για να αποτρέψουν ισχυρές πηγές φωτός να καταστρέψουν τον αισθητήρα ή τα οπτικά εξαρτήματα της κάμερας και μπορούν να απορροφήσουν ή να αντανακλούν φως που δεν έχει απορροφηθεί .Το τμήμα του εκπεμπόμενου φωτός που μειώνει ομοιόμορφα τη μετάδοση σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του φάσματος.

Η κύρια λειτουργία των φίλτρων φθορισμού είναι ο διαχωρισμός και η επιλογή των χαρακτηριστικών φασμάτων ζώνης του φωτός διέγερσης και του εκπεμπόμενου φθορισμού των ουσιών στο βιοϊατρικό σύστημα επιθεώρησης και ανάλυσης φθορισμού.Είναι ένα βασικό συστατικό που χρησιμοποιείται σε όργανα βιοϊατρικής και βιοεπιστήμης.

Τα φίλτρα Astronomy είναι ένα είδος φίλτρου που χρησιμοποιείται για τη μείωση της επίδρασης της φωτορύπανσης στην ποιότητα της φωτογραφίας κατά τη διαδικασία λήψης αστρονομικών φωτογραφιών.

Τα φίλτρα ουδέτερης πυκνότητας διακρίνονται γενικά σε απορροφητικά και ανακλαστικά.Το ανακλαστικό φίλτρο ουδέτερης πυκνότητας υιοθετεί την αρχή της παρεμβολής λεπτής μεμβράνης για να μεταδίδει μέρος του φωτός και να ανακλά το άλλο μέρος του φωτός (συνήθως δεν χρησιμοποιείται πλέον αυτό το ανακλώμενο φως), αυτό το ανακλώμενο φως είναι εύκολο να σχηματίσει αδέσποτο φως και να μειώσει την πειραματική ακρίβεια , επομένως, χρησιμοποιήστε τον συλλέκτη φωτός της σειράς ABC για να συλλέξετε το ανακλώμενο φως.Τα απορροφητικά φίλτρα ουδέτερης πυκνότητας γενικά αναφέρονται στο ίδιο το υλικό ή μετά την ανάμειξη ορισμένων στοιχείων στο υλικό, τα οποία απορροφούν ορισμένα συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός, αλλά δεν έχουν ή έχουν μικρή επίδραση σε άλλα μήκη κύματος φωτός.Γενικά, το κατώφλι ζημιάς για την απορρόφηση των φίλτρων ουδέτερης πυκνότητας είναι χαμηλότερο και μετά από μακροχρόνια χρήση, ενδέχεται να υπάρξει παραγωγή θερμότητας, επομένως πρέπει να δίνεται προσοχή κατά τη χρήση τους.

Βασικές προδιαγραφές για οπτικά φίλτρα

Ζώνη διέλευσης: Το εύρος των μηκών κύματος που μπορεί να περάσει το φως ονομάζεται ζώνη διέλευσης.

Εύρος ζώνης (FWHM): Το εύρος ζώνης είναι ένα εύρος μήκους κύματος που χρησιμοποιείται για να αναπαραστήσει ένα συγκεκριμένο τμήμα του φάσματος που διέρχεται από το φίλτρο μέσω προσπίπτουσας ενέργειας, εκφραζόμενο από το πλάτος στο μισό της μεγαλύτερης μετάδοσης, γνωστό και ως μισό πλάτος, σε nm.Για παράδειγμα: η μέγιστη μετάδοση του φίλτρου είναι 80%, μετά το 1/2 είναι 40%, και το αριστερό και το δεξί μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο 40% είναι 700nm και 750nm και το μισό εύρος ζώνης είναι 50nm.Αυτά με μισό πλάτος μικρότερο από 20 nm ονομάζονται φίλτρα στενής ζώνης και εκείνα με μισό πλάτος μεγαλύτερο από 20 nm ονομάζονται φίλτρα διέλευσης ζώνης ή φίλτρα διέλευσης ευρείας ζώνης.

Κεντρικό μήκος κύματος (CWL): Αναφέρεται στο μέγιστο μήκος κύματος μετάδοσης ενός φίλτρου ζώνης ή στενής ζώνης ή στο μήκος κύματος αντανάκλασης κορυφής ενός φίλτρου ζώνης, το μέσο μεταξύ του 1/2 μήκους κύματος της μέγιστης μετάδοσης, δηλαδή στο εύρος ζώνης Το μέσο του ονομάζεται κεντρικό μήκος κύματος.

Διαπερατότητα (T): Αναφέρεται στην ικανότητα διέλευσης της ζώνης στόχου, εκφρασμένη σε ποσοστό, για παράδειγμα: η μέγιστη μετάδοση του φίλτρου (Tp) > 80%, αναφέρεται στο φως που μπορεί να περάσει μέσα από το φίλτρο μετά την εξασθένηση.Όταν η μέγιστη τιμή είναι πάνω από 80%, όσο μεγαλύτερη είναι η διαπερατότητα, τόσο καλύτερη είναι η ικανότητα μετάδοσης του φωτός.Εύρος αποκοπής: Χρησιμοποιείται για να αναπαραστήσει το διάστημα μήκους κύματος της φασματικής περιοχής ενέργειας που χάνεται από το φίλτρο, δηλαδή το εύρος μήκους κύματος έξω από τη ζώνη διέλευσης.Ρυθμός αποκοπής (Block): Η μετάδοση που αντιστοιχεί στο μήκος κύματος στην περιοχή αποκοπής, γνωστή και ως Το βάθος αποκοπής χρησιμοποιείται για να περιγράψει τον βαθμό αποκοπής του φίλτρου.Είναι αδύνατο η διαπερατότητα του φωτός να φτάσει το 0. Μόνο αν η διαπερατότητα του φίλτρου πλησιάζει στο μηδέν μπορεί καλύτερα να αποκοπεί το ανεπιθύμητο φάσμα.Ο ρυθμός αποκοπής μπορεί να μετρηθεί με διαπερατότητα και μπορεί επίσης να εκφραστεί με οπτική πυκνότητα (OD).Η σχέση μετατροπής μεταξύ αυτού και της μετάδοσης (T) είναι η εξής: OD=log10(1/T) Πλάτος ζώνης μετάβασης: σύμφωνα με το φίλτρο Το βάθος αποκοπής είναι διαφορετικό και το μεγαλύτερο φασματικό πλάτος που επιτρέπεται μεταξύ της καθορισμένης αποκοπής φίλτρου εκτός βάθους και τη θέση 1/2 της κορυφής μετάδοσης.Απότομη ακμή: π.χ. [(λT80-λT10)/λT10] *

Υψηλή ανάκλαση (HR): Το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που διέρχεται από το φίλτρο ανακλάται.

Υψηλή διαπερατότητα (HT): Η διαπερατότητα είναι υψηλή και η απώλεια ενέργειας του φωτός που διέρχεται από το φίλτρο είναι πολύ μικρή.Γωνία πρόσπτωσης: Η γωνία μεταξύ του προσπίπτοντος φωτός και της κανονικής της επιφάνειας του φίλτρου ονομάζεται γωνία πρόσπτωσης.Όταν το φως προσπίπτει κατακόρυφα, η γωνία πρόσπτωσης είναι 0°.

Αποτελεσματικό διάφραγμα: Η φυσική περιοχή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά σε οπτικές συσκευές ονομάζεται ενεργό διάφραγμα, το οποίο είναι συνήθως παρόμοιο με το μέγεθος εμφάνισης του φίλτρου, ομόκεντρο και ελαφρώς μικρότερο σε μέγεθος.Μήκος κύματος έναρξης: Το μήκος κύματος έναρξης αναφέρεται στο μήκος κύματος που αντιστοιχεί όταν η μετάδοση αυξάνεται στο 1/2 της κορυφής στο φίλτρο διέλευσης μεγάλου κύματος και μερικές φορές μπορεί να οριστεί ως το 5% ή το 10% της κορυφής στη ζώνη pass filter Το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στη μετάδοση.

Μήκος κύματος αποκοπής: Το μήκος κύματος αποκοπής αναφέρεται στο μήκος κύματος που αντιστοιχεί όταν η μετάδοση στο φίλτρο διέλευσης βραχέων κυμάτων μειώνεται στο 1/2 της τιμής κορυφής.Στο φίλτρο ζώνης διέλευσης, μερικές φορές μπορεί να οριστεί ως μέγιστη μετάδοση 5% ή 10%.Το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στον ρυθμό διέλευσης.

Προδιαγραφές Επιφάνειας και Παράμετροι Διαστάσεων Φίλτρων Ποιότητα επιφάνειας

Η ποιότητα της επιφάνειας του φίλτρου έχει κυρίως ελαττώματα όπως γρατσουνιές και κοιλώματα στην επιφάνεια.Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες προδιαγραφές για την ποιότητα της επιφάνειας είναι οι γρατσουνιές και τα κοιλώματα που καθορίζονται από το MIL-PRF-13830B.Το όνομα των λάκκων υπολογίζεται διαιρώντας τη διάμετρο του λάκκου σε μικρά με το 10, συνήθως η προδιαγραφή του λάκκου γρατσουνίσματος θα ονομάζεται τυπική ποιότητα στην περιοχή από 80 έως 50.η ποιότητα στην περιοχή από 60 έως 40.και το εύρος από 20 έως 10 θα θεωρείται ποιότητα υψηλής ακρίβειας.

Ποιότητα επιφάνειας: Η ποιότητα επιφάνειας είναι ένα μέτρο της ακρίβειας της επιφάνειας.Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απόκλισης επιπέδων όπως καθρέφτες, παράθυρα, πρίσματα ή επίπεδα κάτοπτρα.Η απόκλιση της ομαλότητας μετριέται συνήθως με την τιμή αυλάκωσης (λ), η οποία είναι Αποτελείται από δοκιμαστικές πηγές με πολλαπλά μήκη κύματος, η μία λωρίδα αντιστοιχεί σε 1/2 μήκος κύματος και η ομαλότητα είναι 1λ, που αντιπροσωπεύει το γενικό επίπεδο ποιότητας.η ομαλότητα είναι λ/4, που αντιπροσωπεύει το επίπεδο ποιότητας.η ομαλότητα είναι λ/20, αντιπροσωπεύει ένα επίπεδο ποιότητας υψηλής ακρίβειας.

Ανοχή: Η ανοχή του φίλτρου είναι κυρίως στο κεντρικό μήκος κύματος και στο μισό εύρος ζώνης, επομένως υποδεικνύεται το εύρος ανοχής του προϊόντος φίλτρου.

Ανοχή διαμέτρου: Γενικά, η επίδραση της ανοχής της διαμέτρου του φίλτρου δεν είναι μεγάλη κατά τη χρήση, αλλά εάν η οπτική συσκευή πρόκειται να τοποθετηθεί στη βάση, πρέπει να ληφθεί υπόψη η ανοχή της διαμέτρου.Συνήθως, η ανοχή διαμέτρου σε (±0,1 mm) ονομάζεται γενική ποιότητα, (±0,05 mm) ονομάζεται ποιότητα ακριβείας και (±0,01 mm) ονομάζεται υψηλή ποιότητα.

Κεντρική ανοχή πάχους: Το πάχος του κέντρου είναι το πάχος του κεντρικού τμήματος του φίλτρου.Συνήθως, η ανοχή του πάχους του κέντρου (±0,2mm) ονομάζεται γενική ποιότητα, (±0,05mm) ονομάζεται ποιότητα ακριβείας και (±0,01mm) ονομάζεται υψηλή ποιότητα.