Dikroiskt filter - Dichroic filter

Dikroiska filter

Ett dikroiskt filter , tunnfilmsfilter , eller interferensfilter är en färg -filter användas för att selektivt passera ljus av ett litet antal färger medan reflekterande andra färger. Som jämförelse tenderar dikroiska speglar och dikroiska reflektorer att kännetecknas av ljusets färger som de reflekterar snarare än de färger de passerar.

Dikroiska filter kan filtrera ljus från en vit ljuskälla för att producera ljus som av människor uppfattas vara mycket mättat i färg. Sådana filter är populära i arkitektoniska och teatraliska applikationer.

Dikroiska reflektorer som kallas kalla speglar används ofta bakom en ljuskälla för att reflektera synligt ljus framåt samtidigt som det osynliga infraröda ljuset passerar ut från armaturens baksida. Ett sådant arrangemang tillåter intensiv belysning med mindre uppvärmning av det upplysta objektet. Många kvarts-halogenlampor har en integrerad dikroisk reflektor för detta ändamål, som ursprungligen var avsedda för användning i diaprojektorer för att undvika att smälta diabilderna, men nu används ofta för heminredning och kommersiell belysning. Detta förbättrar vitheten genom att ta bort överflödigt rött. det utgör emellertid en allvarlig brandrisk om den används i infällda eller slutna armaturer genom att infraröd strålning släpps in i dessa armaturer. För dessa applikationer måste lampor utan ljusstråle ( ALU eller Silverback ) användas.

Teori

Dikroiska filter använder principen om tunnfilmstörning och producerar färger på samma sätt som oljefilmer på vatten. När ljus träffar en oljefilm i en vinkel reflekteras en del av ljuset från oljans övre yta och en del reflekteras från bottenytan där det är i kontakt med vattnet. Eftersom ljuset som reflekteras från botten rör sig en något längre bana förstärks vissa ljusvåglängder av denna fördröjning, medan andra tenderar att avbrytas, vilket ger de färger som ses.

I en dikroisk spegel eller filter, istället för att använda en oljefilm för att producera den interferens , alternerande skikt av optiska beläggningar med olika brytningsindex är uppbyggda på ett glassubstrat. Gränssnitten mellan skikten med olika brytningsindex producerar stegvisa reflektioner, förstärker selektivt vissa våglängder av ljus och stör andra våglängder. Skikten tillsätts vanligtvis genom vakuumavsättning . Genom att kontrollera tjockleken och antalet skikt kan frekvensen för filterbandets passband avstämmas och göras så bred eller smal som önskat. Eftersom oönskade våglängder reflekteras snarare än absorberas absorberar inte dikroiska filter denna oönskade energi under drift och blir därför inte nästan lika heta som motsvarande konventionella filter (som försöker absorbera all energi förutom den i passbandet). (Se Fabry – Pérot interferometer för en matematisk beskrivning av effekten.)

Där vitt ljus är medvetet separeras i olika färgbanden (till exempel inom en färg videoprojektor eller färgtelevisionskamera ), den liknande dikroiska prismat används istället. För kameror är det emellertid nu vanligare att ha ett absorptionsfilterarray för att filtrera enskilda pixlar på en enda CCD-array.

Applikationer

IEC 60598 Ingen Cool Beam-symbol

Infällda eller slutna armaturer som är olämpliga för användning med dikroiska reflektorlampor kan identifieras med IEC 60598 No Cool Beam-symbolen.

I fluorescensmikroskopi används dikroiska filter som stråldelare för att rikta belysning av en exciteringsfrekvens mot provet och sedan vid en analysator för att avvisa samma exciteringsfrekvens men passera en viss emissionsfrekvens.

Vissa LCD-projektorer använder dikroiska filter istället för prismer för att dela det vita ljuset från lampan i de tre färgerna innan de passerar genom de tre LCD-enheterna.

Sex segmentet dikroiskt färghjul från en DLP-projektor. Segment överför rött, grönt och blått och reflekterar därför cyan, magenta och gult.

Äldre DLP- projektorer överför vanligtvis en vit ljuskälla genom ett färghjul som använder dikroiska filter för att snabbt växla färger som skickas genom den (monokroma) digitala mikrospegelanordningen . Nyare projektorer kan använda laser- eller LED-ljuskällor för att direkt sända ut de önskade ljusvåglängderna.

De används som laserharmoniska separatorer . De separerar de olika harmoniska komponenterna i frekvensdubblerade lasersystem genom selektiv spektral reflektion och transmission.

Dikroiska filter används också för att skapa gobos för högeffektiva belysningsprodukter. Bilder görs genom att överlappa upp till fyra färgade dikroiska filter.

Fotografiska förstoringsfärghuvuden använder dikroiska filter för att justera färgbalansen i tryck.

Fördelar

Dikroiska filter har mycket längre livslängd än konventionella filter; färgen är inneboende i konstruktionen av hårda mikroskopiska skikt och kan inte "bleka ut" under filtrets livstid (till skillnad från till exempel gelfilter). De kan tillverkas för att passera valfri passbandfrekvens och blockera en vald mängd av stoppbandfrekvenser . Eftersom ljus i stoppbandet reflekteras snarare än absorberas, blir det dikroiska filtret mycket mindre uppvärmt än med konventionella filter. Dichroics kan uppnå extremt höga trösklar för laserskador och används för alla speglar på världens mest kraftfulla laser, National Ignition Facility .

Andra användningsområden

Konstnärliga glassmycken tillverkas ibland för att fungera som ett dikroiskt filter. Eftersom ljusets våglängd väljs av filtret varierar med infallsvinkeln hos ljuset, har en sådan smycken ofta en regnbågsskimrande effekt, ändra färg som (exempelvis) örhängen svänga. En annan intressant tillämpning av dikroiska filter är rumsfiltrering .

Med en teknik licensierad från Infitec , Dolby Labs använder dikroiska filter för screening 3D -filmer. Den vänstra linsen på Dolby 3D-glasögonen överför specifika smala band med röda, gröna och blå frekvenser, medan den högra linsen sänder en annan uppsättning röda, gröna och blå frekvenser. Projektorn använder matchande filter för att visa bilderna avsedda för vänster och höger ögon.

Långpassande dikroiska filter som appliceras på vanlig belysning kan förhindra att det lockar insekter. I vissa fall kan sådana filter förhindra att andra vilda djur lockas, vilket minskar negativ miljöpåverkan.

Se även

Referenser

Vidare läsning