Was ist ein Kerbfilter?
Kerbfilter sind optische Filter, die nur bestimmte Wellenlängenbereiche des Lichts auf sehr niedrige Werte abschwächen (blockieren), während andere Wellenlängenbereiche des Lichts eine hohe Transmission aufweisen.
Kerbfilter werden auch als Bandsperre oder Bandpassfilter bezeichnet. Bandsperrfilter werden im Allgemeinen verwendet, um nur Licht in einem bestimmten Wellenlängenband durchzulassen, während Kerbfilter die umgekehrte Funktion haben (nur Licht in einem bestimmten Band wird nicht durchgelassen).
Anwendungen von Kerbfiltern
Kerbfilter werden z. B. verwendet, um Anregungslicht aus einem Laserstrahl mit einer einzigen Wellenlänge zu entfernen. Laser sind im Allgemeinen Geräte, die mit einem Anregungslicht oszillieren, um eine hohe Intensität und Leistung zu erzeugen.
Sie emittieren Licht mit einer einzigen Wellenlänge, können aber mit Anregungslicht gemischt werden. Kerbfilter können verwendet werden, um das vom Laser emittierte Licht zu extrahieren und das Anregungslicht zu blockieren.
Kerbfilter werden auch in der Raman-Spektroskopie und der Fluoreszenzspektroskopie eingesetzt, also in wissenschaftlichen Analyseinstrumenten, die mit Lasern arbeiten. Indem das Licht der Anregungslichtquelle und anderer Quellen abgeschnitten wird, wird nur das zu messende Raman-Spektrum oder Fluoreszenzspektrum erfasst, was Messungen mit geringem Hintergrund ermöglicht.
Funktionsweise von Kerbfiltern
Kerbfilter bestehen aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm, der sich aus mehreren Schichten von Dielektrika mit unterschiedlichen Brechungsindizes auf einem optisch polierten Glassubstrat zusammensetzt. Der dielektrische Mehrschichtfilm absorbiert kein Licht, und der Unterschied im Brechungsindex zwischen den Schichten führt zu Reflexion und Interferenz, so dass Licht in einem bestimmten Band blockiert werden kann. Die Durchlässigkeit variiert je nach Einfallswinkel und Polarisation (S- oder P-Polarisation). Mit zunehmendem Einfallswinkel verschiebt sich die mittlere Wellenlänge der Sperrung zu kürzeren Wellenlängen.
Dielektrische Mehrschichtfilme bestehen aus Materialien mit hohem Brechungsindex (Brechungsindex 2-2,5) wie Titanoxid und Tantal und Materialien mit niedrigem Brechungsindex (1-1,5) wie Siliziumoxid und Magnesiumfluorid. Die Abscheidung kann durch Aufdampfen im Vakuum oder durch Elektronenstrahlverdampfung auf ein Dielektrikum erfolgen.
Die Oberfläche des Filters ist aufgrund des dielektrischen Mehrschichtfilms und der Antireflexionsbeschichtung sehr widerstandsfähig und kratzunempfindlich. Außerdem ist die Einfallsrichtung festgelegt und in der Regel durch einen Pfeil am Rand des Filters gekennzeichnet. Ob die Einfallsrichtung vom Ende des Pfeils oder entlang des Pfeils verläuft, hängt vom Hersteller ab, so dass es notwendig ist, dies im Voraus zu prüfen.
Weitere Informationen zu Kerbfiltern
Begriffe zur Beschreibung der Leistung von Kerbfiltern
Die folgenden Begriffe sind notwendig, um die Leistung eines Kerbfilters zu definieren, damit ein Kerbfilter ausgewählt werden kann:
1. Optische Dichte
Die optische Dichte (OD) gibt an, wie gut ein Kerbfilter das Laserlicht bei einer bestimmten Wellenlänge blockiert. OD = 6 bedeutet eine Durchlässigkeit in der Potenz von 10 minus 6, d. h. eine Durchlässigkeit von 0,0001 %, wobei ein höherer OD-Wert auf eine höhere Blockierungsrate hinweist.
Je höher der OD-Wert ist, desto größer ist jedoch die optische Wirkung und desto breiter ist in der Regel der Sperrbereich, so dass Sie ein Kerbfilter mit dem entsprechenden OD-Wert auswählen können, indem Sie die Intensität des zu verwendenden Lasers prüfen und den für die Sperrung ausreichenden OD-Wert kennen.
2. Mittenwellenlänge
Die Mittenwellenlänge ist die Wellenlänge in der Mitte des Wellenlängenbereichs, in dem das Licht den Kerbfilter nicht durchdringt und in dem der OD-Wert am größten ist. Da der Hauptzweck von Kerbfiltern darin besteht, Laser zu blockieren, sind die meisten handelsüblichen Kerbfilter im Allgemeinen so ausgelegt, dass die mittlere Wellenlänge der Wellenlänge des am häufigsten verwendeten Lasers entspricht. Einige Hersteller produzieren maßgeschneiderte Kerbfilter mit ausgewählten Mittenwellenlängen, die jedoch teurer sind als die im Handel erhältlichen.
3. Sperrbereich
Der Sperrbereich ist der Wellenlängenbereich, in dem das Licht durch den Kerbfilter blockiert wird. Er ist definiert durch die volle Breite bei halbem Maximum des Bereichs, durch den kein Licht durchgelassen wird. Kerbfilter sind in der Regel so eingestellt, dass sie im Wellenlängenbereich außerhalb des Sperrbereichs eine hohe Durchlässigkeit aufweisen, und einige Filter haben eine Durchlässigkeit, die mit zunehmender Entfernung vom Sperrbereich abnimmt. Daher ist es notwendig, das Durchlässigkeitsspektrum im Messwellenlängenbereich vorab zu prüfen, da bei der Messung eines breiten Spektrums das Problem besteht, dass das gewünschte Licht nicht durch einen Kerbfilter hindurchtreten kann.