یکشنبه, ۲۴ فروردین ۱۳۹۹ ۰۱:۵۷ ۲۷۶
چچ

فیلترهای اپتیکی- Optical Filters


فیلتر اپتیکی وسیله ای است که امواج الکترومغناطیس ورودی را به صورت انتخابی عبور، منعکس یا گسیل می کند. این وسیله در ابعاد مختلف از جنس های مختلف نظیر شیشه با موادی که روی سطح آن را پوشش داده شده است وجود دارد. این وسیله معمولاً به عنوان وسیله ای جهت انتقال یا بازتاب وابسته به طول موج (در واقع وابسته به فرکانس) است، اگرچه فیلترهایی نیز وجود دارد که وابستگی به قطبش، توزیع مکانی، یا سطح یکسان میرایی نور عبوری دارد. فیلترهایی با وابستگی کم به طول موج در انتقال، فیلترهای چگالی خنثی ND نامیده می شوند.



شکل 1- فیلترهای اپتیکی


انواع مختلفی از فیلترهای نوری بر اساس اصول فیزیکی مختلف وجود دارد.
در نوع فیلتر جذبی، فیلترهای شیشه جاذب، فیلترهای دای (dye) و فیلترهای رنگی براساس جذب نور وابسته به طول موج با برخی از مواد مانند دوپانت شیشه ای، دای، رنگدانه یا نیمه هادی ساخته شده اند. بعلت تبدیل شدن نور جذب شده به گرما، چنین فیلترهایی معمولاً برای تابش نوری پرقدرت مناسب نیستند.
نوع فیلتر تداخلی بر اساس اثرات تداخل، همراه با تغییر فاز وابسته به طول موج در مسیر انتشار عمل میکند. این فیلترها - که فیلترهای تداخل نامیده می شوند - دارای انعکاس و انتقال وابسته به طول موج هستند و نوری که از آنجا فیلتر شده است می تواند برای نوعی از انبار پرتوی ارسال شود که توانایی تحمل قدرت نوری های بالایی را دارند. یک کلاس مهم از فیلترهای مبتنی بر تداخل شامل پوشش های دی الکتریک است. چنین پوشش هایی در آینه های دی الکتریک (از جمله آینه های dichroic)، در پلاریزه کننده های فیلم نازک و همچنین در بیم اسپلیترهای قطبی و غیر قطبی استفاده می شود. از طریق طراحی فیلم نازک می توان به فیلترهای لبه، فیلترهای پایین گذر، بالا گذر گذر و باندگذر و فیلترهای شکاف و غیره رسید.



شکل 2- فیلترهای تداخلی dichroic


فیلترهای Lyot در تغییرات قطبی سازی وابسته به طول موج استفاده می شوند. دستگاههای مشابه به عنوان تیونرهای ضد نفوذ در لیزرهای قابل تنظیم استفاده می شوند.



شکل 3- فیلتر Lyot با دهانه بزرگ باندگذر


فیلترهای انکسار و پراکندگی، مبتنی بر انکسار وابسته به طول موج در منشورها (جفت منشور) یا پراش وابسته به طول موج در توری ترکیب شده با دیافراگم هستند.
فیلترهای قابل تنظیم آکوستواپتیک که از این اصل استفاده می کند که بازتاب Bragg در یک موج آکوستیک فقط در یک محدوده فرکانس باریک کار می کند.



شکل 4- فیلترهای قابل تنظیم آکوستو اپتیک


از نظر شکل منحنی عبوری نیز میتوان فیلترها را دسته بندی نمود.
فیلترهای باندگذر یا bandpass، فقط محدوده ای از طول موج خاص را عبور می دهند.
فیلترهای notch، با حذف طیف مشخصی از طول موج، به عنوان مثال با انعکاس آن، عمل میکنند.
فیلترهای edge یا لبه ای، فقط انتقال طول موج های بالاتر یا زیر یک مقدار مشخص را انجام می دهند. (فیلترهای بالا و پایین گذر)
البته، طیف گسترده ای از اشکال فیلتر نیز می تواند به ویژه با فیلترهای تداخل تعریف شود.



شکل 5- بازتاب وابسته به طول موج از فیلتر لبه دی الکتریک با عبور شدید زیر 980 نانومتر و بازتاب شدید بالای 1030 نانومتر. از چنین فیلترهایی می توان برای تزریق نور پمپ به کریستال پرشده با ایتربیم لیزر استفاده کرد.


فیلترهای اپتیکی کاربردهای بسیار متنوعی دارند.
فیلترها می توانند مقداری از نور ناخواسته را از بین ببرند. به عنوان مثال، محافظت چشم در برابر اشعه لیزر اغلب با فیلترهایی انجام می شود که می تواند نور مادون قرمز را هنگام انتقال نور مرئی از بین ببرد. به طور مشابه، عینک آفتابی نور مرئی را کاهش می دهد و نور ماوراء بنفش را فیلتر می کند. نشانگرهای لیزر سبز اغلب فیلترهایی برای از بین بردن نور مادون قرمز باقیمانده را دارند. از فیلترهای کنترل گرما به شکل آینه های سرد برای عبور نور مرئی استفاده می کنند و همزمان تابش مادون قرمز شدید را که توسط گسیل از سطوح گرم منتشر می شود، حذف می کنند. به همین ترتیب، آینه های داغ می توانند به وسیله بازتاب آن، نور مادون قرمز را از مسیر پرتو حذف کنند. در ارتباطات فیبرنوری، بخش های از دست رفته وابسته به طول موج برای ایجاد تعادل در تقویت کننده های فیبری مورد استفاده قرار میگیرند. به طور مشابه، فیلترها را می توان برای تعادل در یک پاسخ فوتودکتور یا طیف نوری غیر یکنواخت از یک منبع نور استفاده کرد. در سنسورهای تصویری، فیلترهای RGB امکان تشخیص جداگانه شدت رنگ های مختلف را فراهم می کنند و بدین ترتیب تصاویر رنگی به دست می آیند. از فیلترهای Intracavity در لیزرها می توان برای تنظیم طول موج و برای عملکرد تک فرکانس لیزرها یا برای حذف لیزینگ در طول موجهای ناخواسته استفاده کرد. فیلترها می توانند اثر گسیل ناخواسته تقویت شده را در زنجیره های تقویت کننده ها حذف کنند. از ترکیبی از یک فیلتر قابل تنظیم و یک دستگاه فتودتکتور پهن باند می توان برای آنالیز طیفی سیگنال های نوری استفاده کرد. فیلترهای چگالی خنثی نیز برای ضعیف شدن سیگنالهای نوری بدون تغییر شکل طیفی آنها استفاده می شود.




شکل 6 - فیلتر ND- Neutral Density

آدرس کوتاه شده:
فهرست طبقات
پربازدیدترین مطالب معرفی تجهیزات آزمایشگاهی