Miezul unui filtru dicroic este un strat complex, cu mai multe straturi, aplicat pe un substrat de sticlă. Această acoperire constă din mai multe straturi alternante de materiale cu indici diferiți de refracție (de exemplu, dioxid de titan și dioxid de siliciu).
1. Interferență constructivă și distructivă: Când lumina atinge acest strat stratificat, o parte din ea este reflectată la fiecare interfață dintre diferitele straturi. Grosimea fiecărui strat este controlată meticulos pentru a fi un sfert sau jumătate din lungimea de undă țintă a luminii.
2. Selectarea lungimii de undă: Pentru o anumită lungime de undă, numeroasele unde luminoase reflectate sunt în fază (interferență constructivă), rezultând o reflexie puternică. Pentru alte lungimi de undă, undele sunt defazate (interferență distructivă) și se anulează reciproc, permițând acestor lungimi de undă să se transmită prin filtru.
3. Rezultatul: Acest proces creează o întrerupere foarte ascuțită între benzile transmise și reflectate, care pot fi proiectate conform specificațiilor precise. Rezultatul este un filtru care se comportă ca o oglindă pentru unele culori și ca o fereastră pentru altele.
Caracteristici cheie
· Eficiență ridicată: reflectă și transmit lumina cu o absorbție minimă, făcându-le ideale pentru aplicații de mare putere (cum ar fi laserele) unde energia absorbită ar putea provoca daune termice.
· Cut-On/Cut-Off Sharp: Tranziția dintre benzile transmise și reflectate este extrem de clară și precisă în comparație cu filtrele absorbante.
· Sensibilitatea unghiului: Performanța unui filtru dicroic este sensibilă la unghiul luminii incidente. Schimbarea unghiului va schimba lungimile de undă specifice care sunt transmise și reflectate. Acest lucru trebuie luat în considerare cu atenție în proiectarea sistemului optic.
· Durabilitate: Acoperirile cu peliculă subțire sunt de obicei foarte dure și stabile, deși necesită o manipulare atentă pentru a evita zgârieturile.
Tipuri de filtre dicroice
Ele sunt de obicei denumite în funcție de funcția lor principală:
1. Filtru dicroic cu trecere lungă: Transmite lungimi de undă mai lungi și le reflectă pe cele mai scurte.
· Exemplu: Într-un microscop cu fluorescență, acesta reflectă lumina albastră cu lungime de undă scurtă (pentru a excita o probă) și transmite fluorescența verde cu lungime de undă mai mare emisă de probă.
2. Filtru dicroic de trecere scurtă: Transmite lungimi de undă mai scurte și le reflectă pe cele mai lungi.
· Exemplu: Poate fi folosit pentru a combina raze laser de diferite culori.
3. Dicroic Beamsplitter/Mirror: Acesta este un termen foarte comun, adesea folosit interschimbabil cu „filtru dicroic”. Subliniază în mod special funcția dispozitivului de a împărți un fascicul de lumină în două fascicule diferite spectral.
Aplicații comune
Filtrele dicroice sunt componente fundamentale în multe sisteme optice avansate:
· Microscopie cu fluorescență și biosensing: Aceasta este o aplicație clasică. O oglindă dicroică este componenta centrală a unui cub de filtru. Acesta direcționează lumina de excitație cu lungime de undă scurtă către probă, dar permite fluorescenței emise cu lungime de undă mai lungă să treacă la detector.
· Sisteme laser: Pentru combinarea (de exemplu, în proiectoarele laser RGB) sau separarea fasciculelor laser de lungimi de undă diferite. Absorbția lor scăzută este critică aici.
· Echipamente fotografice și de iluminat: Pentru a controla cu precizie culoarea luminii în iluminatul de teatru de ultimă generație (de exemplu, lumini DJ, lumini de scenă) și camerele științifice.
· Spectroscopie: Pentru direcționarea benzilor de lungimi de undă specifice către diferiți detectori.
· Electronice de larg consum: în optica unor sisteme de proiectoare (DLP, LCoS) pentru a separa și recombina lumina roșie, verde și albastră.
Comparație cu filtrele absorbante
Caracteristică Filtru dicroic Filtru absorbtiv (de exemplu, sticlă colorată)
Principiul de funcționare Absorbția luminii de interferență în peliculă subțire
Generare de căldură Foarte scăzută (absorbție minimă) Ridicată (absoarbe lumina nedorită sub formă de căldură)
Claritate de tăiere Foarte clară Treptat
Eficiență Foarte mare Scăzută (lumina absorbită se pierde)
Durabilitate Acoperirea poate fi zgâriată Materialul vrac este mai robust
În rezumat, un filtru dicroic este un dispozitiv optic sofisticat care utilizează tehnologia de acoperire la scară nanometrică pentru a separa lumina după lungimea de undă cu precizie și eficiență ridicate. Este un instrument indispensabil în domenii, de la cercetarea științifică la iluminatul de divertisment.
Contacteaza acum