bedrijfsnieuws over Beginselen en toepassingen van verschillende soorten optische filters

Principes en Toepassingen van Verschillende Soorten Optische Filters

Optische filters zijn cruciale optische componenten waarvan het kernprincipe is om specifieke golflengtes van licht te controleren door selectieve effecten (absorptie, interferentie, diffractie, enz.), waardoor functies zoals spectrale selectie en intensiteitscontrole worden bereikt.

1. Kernwerkingsprincipes van Filters
Verschillende soorten filters werken op verschillende mechanismen, voornamelijk gecategoriseerd in drie klassen:

1. 1.1. Absorptiefilters: Gebaseerd op selectieve absorptie van materialen. Ze gebruiken de lichtabsorptie-eigenschappen van filtermaterialen (bijv. glas gedoteerd met metaaloxiden, organische kleefilms) voor specifieke golflengtes. Ongewenst licht wordt omgezet in warmte en afgevoerd, waardoor alleen de doelgolflengte erdoorheen kan.

2. 1.2. Interferentiefilters: Gebaseerd op dunne-film interferentie-effecten. Meerdere lagen van hoog-brekingsindex (bijv. titaniumdioxide) en laag-brekingsindex (bijv. siliciumdioxide) films worden afwisselend op een glazen substraat aangebracht. Ze bereiken precieze filtering door gebruik te maken van constructieve interferentie (om de doelgolflengte door te laten) en destructieve interferentie (om andere golflengtes te onderdrukken) die voortkomen uit reflectie en transmissie van licht aan de grensvlakken van de film.

3. 1.3. Diffractiefilters: Gebaseerd op het principe van lichtscheiding door diffractie. Periodieke roosterstructuren (bijv. strepen, rasters) worden op het substraatoppervlak geëtst. Ze benutten het fenomeen van diffractie (waarbij licht van verschillende golflengtes onder verschillende hoeken diffracted) om samengesteld licht te ontbinden in monochromatisch licht, waardoor de doelgolflengte wordt geselecteerd.

2. Typische Toepassingsscenario's voor Filters
Filtertoepassingen bestrijken talrijke gebieden, waaronder optica, elektronica en geneeskunde. Hun kernfunctie is om praktische problemen op te lossen door middel van "lichtfiltering":

1. 2.1. Beeldvorming en Fotografie:

   • (1). Eliminatie van Strooilicht:Polarisatiefilters (een type interferentiefilter) kunnen gereflecteerd licht van oppervlakken (bijv. water, glasglans) filteren, waardoor onderwerpen op foto's duidelijker worden.

   • (2). Controle van Belichting:Neutrale dichtheidsfilters (ND-filters, absorptie- of interferentietype) verzwakken de lichtintensiteit uniform over het spectrum, waardoor lange belichtingen in heldere omstandigheden mogelijk zijn.

   • (3). Kleurcorrectie:Gebruik van kleurfilters om beeldtonen aan te passen.

2. 2.2. Biologische en Medische Detectie:

   • (1). Fluorescentiemicroscopie: Gebruikt een set van drie filters (excitatie filter, dichroïsche spiegel/bundelsplitser, emissiefilter) om excitatie licht precies te scheiden van fluorescerende signalen, waardoor observatie van fluorescerend gelabelde eiwitten, virussen in cellen mogelijk is (bijv. in COVID-19 fluorescentietests).

   • (2). Spectrale Analyse: Gebruik van near-infrarood filters in combinatie met spectrometers om hemoglobineconcentratie in bloed te analyseren (via lichtabsorptie-eigenschappen in de 700-900 nm band), waardoor niet-invasieve bloedglucose detectie mogelijk is.

3. 2.3. Optische Communicatie en Lasertechnologie:

   • (1). Golflengteverdeling Multiplexing (WDM):In glasvezelcommunicatie worden banddoorlaatfilters van het interferentietype gebruikt om optische signalen van verschillende golflengtes (bijv. 1310 nm, 1550 nm) te combineren in een enkele vezel voor transmissie, waardoor de communicatiecapaciteit aanzienlijk wordt verhoogd.

   • (2). Laserbescherming: Randfilters of notch filters worden gebruikt in lasersystemen om de werkende golflengte (bijv. 532 nm groen licht) door te laten en tegelijkertijd hoogenergetisch pomplicht te blokkeren, waardoor operators en apparatuur worden beschermd.

Het fundamentele principe van optische filters is de "precieze controle van lichtgolflengte." Hun toepassingen lossen het probleem op van "welk licht is nodig en welk licht moet worden uitgesloten" in verschillende scenario's. Van alledaagse fotografie tot geavanceerde ruimtevaarttechnologie, de rol van filters doordringt het hele proces van lichtgeneratie, transmissie en detectie, waardoor ze een onmisbare "optische schakelaar" zijn in moderne optische systemen.