Dikroisk filter - Dichroic filter

Dikroiske filtre

En dikroisk filter , tyndfilms filter eller interferensfilter er en farve filter anvendes til selektivt passere lys af et lille udvalg af farver, mens reflekterende andre farver. Til sammenligning har dikroiske spejle og dikroiske reflektorer tendens til at være karakteriseret ved de farver af lys, som de reflekterer, snarere end de farver, de passerer.

Dikroiske filtre kan filtrere lys fra en hvid lyskilde for at producere lys, der af mennesker opfattes som meget mættet i farve. Sådanne filtre er populære i arkitektoniske og teatralske applikationer.

Dikroiske reflektorer kendt som kolde spejle bruges almindeligvis bag en lyskilde til at reflektere synligt lys fremad, samtidig med at det usynlige infrarøde lys kan passere ud af armaturets bagside. Et sådant arrangement tillader intens belysning med mindre opvarmning af den belyste genstand. Mange kvarts-halogenlamper har en integreret dikroisk reflektor til dette formål, der oprindeligt er designet til brug i glideprojektorer for at undgå at smelte gliderne, men nu meget brugt til indvendig belysning i hjemmet og kommercielt. Dette forbedrer hvidheden ved at fjerne overskydende rødt; det udgør dog en alvorlig brandfare, hvis det bruges i forsænkede eller lukkede armaturer ved at lade infrarød stråling ind i disse armaturer. Til disse applikationer skal der anvendes ikke-cool-beam ( ALU eller Silverback ) lamper.

Teori

Dikroiske filtre bruger princippet om tyndfilminterferens og producerer farver på samme måde som oliefilm på vand. Når lys rammer en oliefilm i en vinkel, reflekteres noget af lyset fra den øverste overflade af olien, og noget reflekteres fra bundfladen, hvor det er i kontakt med vandet. Fordi lyset, der reflekterer fra bunden, bevæger sig en lidt længere sti, forstærkes nogle lysbølgelængder af denne forsinkelse, mens andre har tendens til at blive annulleret og producerer de set farver.

I et dikroisk spejl eller filter, i stedet for at bruge en oliefilm til frembringelse af interferens , alternerende lag af optiske belægninger med forskellige brydningsindekser er bygget op på en glas substrat. Grænsefladerne mellem lagene med forskellig brydningsindeks producerer trinvise refleksioner, der selektivt forstærker bestemte lysbølgelængder og interfererer med andre bølgelængder. Lagene tilsættes normalt ved vakuumaflejring . Ved at kontrollere tykkelsen og antallet af lagene kan frekvensen af filterets passbånd indstilles og gøres så bred eller smal som ønsket. Fordi uønskede bølgelængder reflekteres snarere end absorberes, absorberer ikke dikroiske filtre denne uønskede energi under drift og bliver derfor ikke næsten lige så varme som det ækvivalente konventionelle filter (som forsøger at absorbere al energi undtagen det i passbåndet). (Se Fabry – Pérot interferometer for en matematisk beskrivelse af effekten.)

Hvor hvidt lys bevidst adskilles i forskellige farvebånd (for eksempel inden for en farvevideoprojektor eller farvefjernsynskamera ), anvendes det lignende dikroiske prisme i stedet. For kameraer er det imidlertid mere almindeligt at have et absorptionsfilterarray til at filtrere individuelle pixels på et enkelt CCD-array.

Ansøgninger

IEC 60598 Intet Cool Beam-symbol

Indbyggede eller lukkede armaturer, der er uegnede til brug med dikroiske reflektorlys, kan identificeres ved IEC 60598 No Cool Beam-symbolet.

I fluorescensmikroskopi anvendes dikroiske filtre som stråledelere til at dirigere belysning af en exciteringsfrekvens mod prøven og derefter ved en analysator for at afvise den samme exciteringsfrekvens, men passere en bestemt emissionsfrekvens.

Nogle LCD-projektorer bruger dikroiske filtre i stedet for prismer til at opdele det hvide lys fra lampen i de tre farver, før de føres gennem de tre LCD-enheder.

Dichroisk farvehjul i seks segmenter fra en DLP-projektor. Segmenter transmitterer rød, grøn og blå og reflekterer derfor cyan, magenta og gul.

Ældre DLP- projektorer transmitterer typisk en hvid lyskilde gennem et farvehjul, der bruger dikroiske filtre til hurtigt at skifte farver, der sendes gennem den (monokrome) digitale mikrorefleksanordning . Nyere projektorer kan bruge laser- eller LED-lyskilder til direkte at udsende de ønskede lysbølgelængder.

De bruges som laserharmoniske separatorer . De adskiller de forskellige harmoniske komponenter i frekvensdoblet lasersystemer ved selektiv spektral refleksion og transmission.

Dikroiske filtre bruges også til at skabe goboer til højeffektive belysningsprodukter. Billeder er lavet ved at overlappe op til fire farvede dikroiske filtre.

Fotografiske enlarger farve hoveder bruger dichroic filtre til at justere farvebalancen i udskriften.

Fordele

Dikroiske filtre har meget længere levetid end konventionelle filtre; farven er iboende i konstruktionen af ​​de hårde mikroskopiske lag og kan ikke "bleges ud" i løbet af filterets levetid (i modsætning til f.eks. gelfiltre). De kan fremstilles til at passere enhver passbåndsfrekvens og blokere en valgt mængde stopbåndsfrekvenser . Fordi lys i stopbåndet reflekteres snarere end absorberes, er der meget mindre opvarmning af det dikroiske filter end med konventionelle filtre. Dichroics er i stand til at opnå ekstremt høje tærskler for laserskader og bruges til alle spejle på verdens mest kraftfulde laser, National Ignition Facility .

Andre anvendelser

Kunstneriske glassmykker er lejlighedsvis fabrikeret til at opføre sig som et dikroisk filter. Fordi lysets bølgelængde, der er valgt af filteret, varierer med lysets indfaldsvinkel , har sådanne smykker ofte en iriserende virkning og ændrer farve, når (f.eks.) Øreringene svinger. En anden interessant anvendelse af dikroiske filtre er rumfiltrering .

Med en teknik licenseret fra Infitec , Dolby Labs bruger dikroiske filtre til screening 3D -film. Venstre linse på Dolby 3D-briller transmitterer specifikke smalle bånd med røde, grønne og blå frekvenser, mens den højre linse transmitterer et andet sæt røde, grønne og blå frekvenser. Projektoren bruger matchende filtre til at vise de billeder, der er beregnet til venstre og højre øjne.

Langpass-dikroiske filtre, der anvendes på almindelig belysning, kan forhindre det i at tiltrække insekter. I nogle tilfælde kan sådanne filtre forhindre tiltrækning af andre vilde dyr og reducere ugunstig miljøpåvirkning.

Se også

Referencer

Yderligere læsning