Интерференционный фильтр , дихроичный фильтр или тонкопленочный фильтр — это оптический фильтр , который отражает некоторые длины волн (цвета) света и пропускает другие, практически не поглощая все интересующие длины волн. Интерференционный фильтр может быть высокочастотным , низкочастотным , полосовым или режекторным. Они используются в научных приложениях, а также в архитектурном и театральном освещении .
Интерференционный фильтр состоит из нескольких тонких слоев диэлектрического материала с разными показателями преломления. Могут быть также металлические слои. Интерференционные фильтры являются селективными по длине волны благодаря интерференционным эффектам, которые имеют место между падающей и отраженной волнами на границах тонкой пленки. Принцип действия аналогичен эталону Фабри-Перо .
Дихроичные зеркала и дихроичные отражатели — это один и тот же тип устройств, но они характеризуются цветами света, которые они отражают, а не цветами, которые они пропускают. Диэлектрические зеркала работают по тому же принципу, но фокусируются исключительно на отражении.
Дихроичные фильтры используют принцип тонкопленочной интерференции и создают 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 она соприкасается с водой. Поскольку свет, отражающийся от дна, проходит немного более длинный путь, некоторые длины волн света усиливаются этой задержкой, в то время как другие, как правило, нейтрализуются, создавая видимые цвета. Цвет, передаваемый фильтром, демонстрирует синий сдвиг с увеличением угла падения, см. Диэлектрическое зеркало .
В дихроичном зеркале или фильтре вместо использования масляной пленки для создания интерференции на стеклянной подложке наносятся чередующиеся слои оптических покрытий с различными показателями преломления . Интерфейсы между слоями с различными показателями преломления создают фазированные отражения, избирательно усиливая определенные длины волн света и интерферируя с другими длинами волн. Слои обычно добавляются вакуумным напылением . Контролируя толщину и количество слоев, можно настраивать частоту полосы пропускания фильтра и делать ее настолько широкой или узкой, насколько это необходимо. Поскольку нежелательные длины волн отражаются, а не поглощаются, дихроичные фильтры не поглощают эту нежелательную энергию во время работы и поэтому не нагреваются так сильно, как эквивалентный обычный фильтр (который пытается поглотить всю энергию, за исключением той, что находится в полосе пропускания). (См. Интерферометр Фабри-Перо для математического описания эффекта.)
Там, где белый свет намеренно разделяется на различные цветовые полосы (например, в цветном видеопроекторе или цветной телевизионной камере ), вместо этого используется похожая дихроичная призма . Однако для камер теперь более распространено иметь массив абсорбционных фильтров для фильтрации отдельных пикселей на одном массиве ПЗС.
Дихроичные фильтры могут фильтровать свет от источника белого света, чтобы производить свет, который воспринимается людьми как очень насыщенный по цвету. Такие фильтры популярны в архитектурных [1] и театральных приложениях.
Дихроичные отражатели, известные как холодные зеркала , обычно используются позади источника света для отражения видимого света вперед, позволяя невидимому инфракрасному свету выходить из задней части светильника. Такое расположение обеспечивает интенсивное освещение с меньшим нагревом освещаемого объекта. Многие кварцево-галогеновые лампы имеют встроенный дихроичный отражатель для этой цели, изначально разработанный для использования в диапроекторах, чтобы избежать плавления слайдов, но теперь широко используемый для внутреннего домашнего и коммерческого освещения. Это улучшает белизну, удаляя избыток красного; однако это создает серьезную опасность возгорания, если используется во встраиваемых или закрытых светильниках, пропуская инфракрасное излучение в эти светильники. Для этих применений необходимо использовать лампы без холодного луча ( ALU или Silverback ). Встраиваемые или закрытые светильники , которые не подходят для использования с дихроичными отражательными лампами, можно определить по символу IEC 60598 No Cool Beam.
В флуоресцентной микроскопии дихроичные фильтры используются в качестве расщепителей луча для направления света с частотой возбуждения на образец, а затем на анализатор, чтобы отклонить эту же частоту возбуждения, но пропустить определенную частоту излучения.
В некоторых ЖК-проекторах вместо призм используются дихроичные фильтры для разделения белого света от лампы на три цвета перед его прохождением через три ЖК-модуля.
Старые DLP- проекторы обычно передают белый свет через цветовое колесо, которое использует дихроичные фильтры для быстрого переключения цветов, передаваемых через (монохромное) цифровое микрозеркальное устройство . Более новые проекторы могут использовать лазерные или светодиодные источники света для прямого излучения желаемых длин волн света.
Они используются в качестве лазерных гармонических сепараторов. Они разделяют различные гармонические компоненты лазерных систем с удвоенной частотой путем селективного спектрального отражения и пропускания.
Дихроичные фильтры также используются для создания гобо для мощных осветительных приборов. Картины создаются путем наложения до четырех цветных дихроичных фильтров.
Цветные головки фотоувеличителей используют дихроичные фильтры для регулировки цветового баланса отпечатка.
Художественные стеклянные украшения иногда изготавливаются так, чтобы вести себя как дихроичный фильтр. Поскольку длина волны света, выбранная фильтром, меняется в зависимости от угла падения света, такие украшения часто имеют радужный эффект, меняя цвет, когда (например) серьги качаются. Другим интересным применением дихроичных фильтров является пространственная фильтрация . [2]
Используя технологию, лицензированную Infitec , Dolby Labs использует дихроичные фильтры для показа 3D- фильмов. Левая линза очков Dolby 3D передает определенные узкие полосы красных, зеленых и синих частот, в то время как правая линза передает другой набор красных, зеленых и синих частот. Проектор использует соответствующие фильтры для отображения изображений, предназначенных для левого и правого глаза. [3]
Длинноволновые дихроичные фильтры, применяемые к обычному освещению, могут предотвратить привлечение насекомых. В некоторых случаях такие фильтры могут предотвратить привлечение других диких животных, уменьшая неблагоприятное воздействие на окружающую среду. [4]
Дихроичные фильтры имеют гораздо более длительный срок службы, чем обычные фильтры; цвет является неотъемлемой частью конструкции твердых микроскопических слоев и не может «выцветать» в течение срока службы фильтра (в отличие, например, от гелевых фильтров). Их можно изготовить для пропускания любой частоты полосы пропускания и блокировки выбранного количества частот полосы задерживания . Поскольку свет в полосе задерживания отражается, а не поглощается, дихроичный фильтр нагревается гораздо меньше, чем обычные фильтры. Дихроичные фильтры способны достигать чрезвычайно высоких порогов лазерного повреждения и используются для всех зеркал на самом мощном лазере в мире, National Ignition Facility .
В этой статье использованы материалы из общедоступного федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 2022-01-22.