Qu’est-ce qu’un filtre à encoche ?
Les filtres à encoche sont des filtres optiques qui atténuent (ou bloquent) uniquement certaines bandes de longueur d’onde de la lumière à des niveaux très bas, tandis que d’autres bandes de longueur d’onde de la lumière présentent une transmission élevée.
Les filtres à encoche sont également appelés filtres passe-bande ou bandstops. Les filtres passe-bande sont généralement utilisés pour transmettre uniquement la lumière dans une bande de longueur d’onde spécifique, tandis que les filtres à encoche ont la fonction inverse (seule la lumière dans une bande spécifique n’est pas transmise).
Utilisations des filtres à encoche
Les filtres à encoche sont utilisés, par exemple, pour éliminer la lumière d’excitation d’un faisceau laser à longueur d’onde unique. Les lasers sont généralement des dispositifs qui oscillent avec une lumière d’excitation pour produire une intensité et une puissance élevées.
Ils émettent de la lumière à une seule longueur d’onde, mais la lumière d’excitation peut être mélangée. Les filtres à encoche peuvent être utilisés pour extraire la lumière émise par le laser et pour bloquer la lumière d’excitation.
Les filtres à encoche sont également utilisés dans la spectroscopie Raman et la spectroscopie de fluorescence, qui sont des instruments scientifiques analytiques utilisant des lasers. En coupant la lumière provenant de la source lumineuse d’excitation et d’autres sources, seul le spectre Raman ou le spectre de fluorescence à mesurer est détecté, ce qui permet d’effectuer des mesures avec un faible bruit de fond.
Principe des filtres à encoche
Les filtres à encoche sont constitués d’un film multicouche diélectrique composé de plusieurs couches de diélectriques d’indices de réfraction différents sur un substrat de verre optiquement poli. Le film multicouche diélectrique n’absorbe pas la lumière et la différence d’indice de réfraction entre les couches provoque des réflexions et des interférences qui permettent de bloquer la lumière dans une bande spécifique. La transmittance varie en fonction de l’angle d’incidence et de la polarisation (polarisation S ou P). La longueur d’onde centrale du blocage se déplace vers des longueurs d’onde plus courtes à mesure que l’angle d’incidence augmente.
Les films multicouches diélectriques sont composés de matériaux à indice de réfraction élevé (indice de réfraction 2-2,5), tels que l’oxyde de titane et le tantale, et de matériaux à faible indice de réfraction (1-1,5), tels que l’oxyde de silicium et le fluorure de magnésium. Le dépôt peut être effectué par évaporation sous vide ou par évaporation par faisceau d’électrons sur un diélectrique.
La surface du filtre est très solide grâce au film multicouche diélectrique et au revêtement antireflet AR, et elle est également résistante aux rayures. De plus, la direction de l’incidence est déterminée et est généralement indiquée par une flèche sur le bord du filtre. Selon le fabricant, la direction d’incidence est celle de l’extrémité de la flèche ou celle le long de la flèche ; il est donc nécessaire de vérifier à l’avance.
Autres informations sur les filtres à encoche
Termes utilisés pour décrire les performances des filtres à encoche
Les termes suivants sont nécessaires pour définir les performances d’un filtre à encoche afin de le sélectionner :
1. Densité optique
La densité optique (DO) indique dans quelle mesure un filtre à encoche peut bloquer la lumière laser d’une longueur d’onde particulière ; OD = 6 indique un rapport de transmission de 10 à la puissance moins six, c’est-à-dire un taux de transmission de 0,0001 %, une valeur de DO plus élevée signifiant un taux de blocage plus élevé.
Toutefois, plus la valeur de DO est élevée, plus elle est optique et plus la zone de blocage tend à être large. Vous pouvez donc choisir un filtre à encoche avec la valeur de DO appropriée en vérifiant à l’avance la quantité à couper en fonction de l’intensité du laser que vous utilisez et en connaissant la valeur de DO suffisante pour le blocage.
2. Longueur d’onde centrale
La longueur d’onde centrale est la longueur d’onde au centre de la plage de longueurs d’onde où la lumière ne pénètre pas le filtre à encoche et où la valeur de DO est la plus élevée. Le principal objectif des filtres à encoche étant de bloquer les lasers, la plupart des filtres à encoche disponibles dans le commerce sont généralement conçus de manière à ce que la longueur d’onde centrale corresponde à la longueur d’onde des lasers les plus fréquemment utilisés. Certains fabricants produisent des filtres à encoche sur mesure avec des longueurs d’onde centrales sélectionnées, mais ces filtres sont plus chers que ceux disponibles dans le commerce.
3. Région de blocage
La région de blocage est la région de longueur d’onde où la lumière est bloquée par le filtre à encoche. Elle est définie par la largeur maximale à mi-hauteur de la région à travers laquelle aucune lumière n’est transmise. Les filtres à encoche sont généralement réglés pour avoir une transmittance élevée dans la région de longueur d’onde en dehors de la région de blocage, et certains filtres ont une transmittance qui diminue au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la région de blocage. Il est donc nécessaire de vérifier à l’avance le spectre de transmittance dans la plage de longueur d’onde de mesure, car il arrive que la lumière souhaitée ne puisse pas passer à travers un filtre à encoche lors de la mesure d’un large spectre.