کاربرد فیلترها در باندهای طیفی مختلف در صنعت اپتیک

کاربرد فیلترها
کاربرد فیلترها در باندهای طیفی مختلف در صنعت اپتیک، در درجه اول از قابلیت‌های انتخاب طول موج آنها بهره می‌برد و با تعدیل طول موج، شدت و سایر خواص نوری، قابلیت‌های خاصی را ممکن می‌سازد. در ادامه، طبقه‌بندی‌های اولیه و سناریوهای کاربردی مربوطه شرح داده شده است:

طبقه‌بندی بر اساس ویژگی‌های طیفی:
۱. فیلتر بلندگذر (λ > طول موج قطع)
این نوع فیلتر به طول موج‌های بلندتر از طول موج حد مجاز اجازه عبور می‌دهد در حالی که طول موج‌های کوتاه‌تر را مسدود می‌کند. این فیلتر معمولاً در تصویربرداری زیست‌پزشکی و زیبایی‌شناسی پزشکی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، میکروسکوپ‌های فلورسانس از فیلترهای بلندگذر برای حذف نور تداخلی موج کوتاه استفاده می‌کنند.

۲. فیلتر کوتاه‌گذر (λ < طول موج قطع)
این فیلتر طول موج‌های کوتاه‌تر از طول موج قطع را عبور می‌دهد و طول موج‌های بلندتر را تضعیف می‌کند. این فیلتر در طیف‌سنجی رامان و مشاهدات نجومی کاربرد دارد. یک مثال عملی، فیلتر کوتاه‌گذر IR650 است که در سیستم‌های نظارت امنیتی برای سرکوب تداخل مادون قرمز در طول ساعات روز استفاده می‌شود.

۳. فیلتر باریک‌باند (پهنای باند < ۱۰ نانومتر)
فیلترهای باند باریک برای تشخیص دقیق در زمینه‌هایی مانند طیف‌سنجی LiDAR و رامان استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، فیلتر باند باریک BP525 دارای طول موج مرکزی 525 نانومتر، پهنای کامل در نصف حداکثر (FWHM) تنها 30 نانومتر و حداکثر عبور بیش از 90٪ است.

۴. فیلتر شکافی (پهنای باند توقف < ۲۰ نانومتر)
فیلترهای ناچ به طور خاص برای سرکوب تداخل در یک محدوده طیفی باریک طراحی شده‌اند. آنها به طور گسترده در محافظت از لیزر و تصویربرداری بیولومینسانس کاربرد دارند. به عنوان مثال می‌توان به استفاده از فیلترهای ناچ برای جلوگیری از انتشار لیزر ۵۳۲ نانومتر که ممکن است خطراتی ایجاد کند، اشاره کرد.

طبقه بندی بر اساس ویژگی های عملکردی:
- فیلم‌های پلاریزه
این اجزا برای تشخیص ناهمسانگردی کریستال یا کاهش تداخل نور محیط به کار می‌روند. به عنوان مثال، قطبشگرهای شبکه سیمی فلزی می‌توانند در برابر تابش لیزر پرقدرت مقاومت کنند و برای استفاده در سیستم‌های LiDAR با رانندگی خودکار مناسب هستند.

- آینه‌های دورنگ‌نما و جداکننده‌های رنگ
آینه‌های دورنگ‌نما نوارهای طیفی خاصی را با لبه‌های انتقالی شیب‌دار از هم جدا می‌کنند - برای مثال، طول موج‌های زیر ۴۵۰ نانومتر را منعکس می‌کنند. اسپکتروفتومترها نور عبوری و منعکس‌شده را به طور متناسب توزیع می‌کنند، عملکردی که اغلب در سیستم‌های تصویربرداری چندطیفی مشاهده می‌شود.

سناریوهای اصلی برنامه:
- تجهیزات پزشکی: درمان با لیزر چشم پزشکی و دستگاه‌های پوستی نیاز به حذف باندهای طیفی مضر دارند.
حسگری نوری: میکروسکوپ‌های فلورسانس از فیلترهای نوری برای تشخیص پروتئین‌های فلورسنت خاص، مانند GFP، استفاده می‌کنند و در نتیجه نسبت سیگنال به نویز را افزایش می‌دهند.
- نظارت امنیتی: فیلترهای IR-CUT در طول روز، تابش مادون قرمز را مسدود می‌کنند تا از بازتولید دقیق رنگ در تصاویر گرفته شده اطمینان حاصل شود.
- فناوری لیزر: فیلترهای ناچ برای سرکوب تداخل لیزر به کار می‌روند و کاربردهایی در سیستم‌های دفاعی نظامی و ابزارهای اندازه‌گیری دقیق دارند.