optischer Langpassfilter 520nm

Das Prinzip eines Farbfilters besteht darin, die Wellenlängen der eigenen Farben zum größten Teil (ca. 90 Prozent) durchzulassen und alle anderen zu blockieren. Ein Teil der Strahlen wird an der Glasoberfläche reflektiert. Wenn Sie einen Farbfilter bei weißer Beleuchtung verwenden, müssen Sie mit einem erheblichen Lichtverlust rechnen.

In der Porträtfotografie reduziert ein Orangefilter das Erscheinungsbild von Sommersprossen und Hautunreinheiten und verleiht der Haut ein gesundes, glattes Aussehen. Beim Fotografieren von Gebäuden und Stadtlandschaften verleihen sie Ziegeln einen angenehmen Ton und erhöhen den Kontrast zwischen verschiedenen Materialien, um dem Bild Tiefe und Struktur zu verleihen.

Was ist ein optischer Filter?

Ein optisches Filter ist eine Vorrichtung, die selektiv Licht verschiedener Wellenlängen durchlässt. Es handelt sich in der Regel um eine Glasfläche oder eine Kunststoffvorrichtung im Strahlengang, die entweder in der Masse eingefärbt oder mit Interferenzschichten versehen ist.

Informationen zu Langpassfiltern und Kurzpassfiltern

Langpass- und Kurzpassfilter sind zwei verschiedene Arten von speziellen optischen Filtern. Langpassfilter lassen elektromagnetische Strahlung mit langen Wellenlängen durch, während sie kürzere Wellenlängen blockieren. Kurzpassfilter bewirken das Gegenteil: Sie lassen kurze Wellenlängen durch und blockieren längere. Beide Typen werden manchmal auch als Kantenfilter (wegen des steilen Ein- und Ausschnitts zwischen Durchlass und Sperrung) oder Sperrfilter (wegen der Sperrung großer Teile langer oder kurzer Wellenlängen) bezeichnet.

Die beiden folgenden Bilder veranschaulichen die obige Diskussion. Man beachte die steilen Cut-Ons und Cut-Offs von 750 bzw. 600 nm sowie die Tatsache, dass jedes Filter in seinem gesperrten Bereich eine Transmission von nahezu Null und in seinem Durchlassbereich von 100 % bietet.

Begriff des optischen Filters

ZENTRALE WELLENLÄNGE

Die Zentralwellenlänge (CWL), die bei der Definition von Bandpassfiltern verwendet wird, beschreibt den Mittelpunkt der spektralen Bandbreite, über die der Filter transmittiert. Traditionell beschichtete optische Filter erreichen in der Regel ein Maximum der Übertragung in der Nähe der zentralen Wellenlänge, während hartbeschichtete optische Filter in der Regel ein ziemlich flaches Übertragungsprofil über die spektrale Bandbreite aufweisen.

BANDBREITE

Die Bandbreite ist ein Wellenlängenbereich, der zur Bezeichnung eines bestimmten Teils des Spektrums verwendet wird, der die einfallende Energie durch Filter hindurchlässt.
Die Bandbreite wird auch als FWHM bezeichnet (Abbildung 1).

ABBILDUNG 1: VERANSCHAULICHUNG DER MITTLEREN WELLENLÄNGE UND DER VOLLEN BREITE BEI HALBEM MAXIMUM

VOLLE BREITE – HALBES MAXIMUM

Die Halbwertsbreite (Full Width-Half Maximum, FWHM) beschreibt die spektrale Bandbreite, über die ein Bandpassfilter übertragen kann. Die obere und untere Grenze dieser Bandbreite ist bei den Wellenlängen definiert, bei denen der Filter 50 % der maximalen Übertragung erreicht. Wenn beispielsweise die maximale Transmission des Filters 90 % beträgt, definieren die Wellenlängen, bei denen der Filter 45 % Transmission erreicht, die Ober- und Untergrenze der FWHM. FWHM’s von 10nm oder weniger gelten als schmalbandig und werden häufig für die Laserreinigung und den Nachweis von Chemikalien verwendet. FWHM’s von 25 – 50nm werden oft in der industriellen Bildverarbeitung eingesetzt; FHWM’s von mehr als 50nm gelten als breitbandig und werden typischerweise in der Fluoreszenzmikroskopie eingesetzt.

BLOCKIERBEREICH

Der Sperrbereich ist ein Wellenlängenintervall, das zur Bezeichnung eines Spektralbereichs der Energie verwendet wird, die durch den Filter gedämpft wird (Abbildung 2).
Der Grad der Blockierung wird in der Regel in Form der optischen Dichte angegeben.

ABBILDUNG 2: ILLUSTRATION DES SPERRBEREICHS

SLOPE

Die Steilheit ist eine Spezifikation, die häufig bei Kantenfiltern wie Kurz- oder Langpassfiltern definiert wird, um die Bandbreite zu beschreiben, über die der Filter von hoher Sperrung zu hoher Durchlässigkeit übergeht. Die Steilheit wird als Prozentsatz der Schnittwellenlänge angegeben und kann mit einer Vielzahl von Anfangs- und Endpunkten spezifiziert werden.

OPTISCHE DICHTE

Die optische Dichte (ABBILDUNG 3) beschreibt die Menge an Energie, die von einem Filter blockiert oder zurückgewiesen wird. Ein hoher Wert für die optische Dichte weist auf eine niedrige Transmission hin, ein niedriger Wert auf eine hohe Transmission. Optische Dichten von 6 oder höher werden für extreme Blockierungsanforderungen wie Raman-Spektroskopie oder Fluoreszenzmikroskopie verwendet. Optische Dichten von 3,0 – 4,0 sind ideal für Lasertrennung und -reinigung, maschinelles Sehen und chemische Detektion, während optische Dichten von 2,0 oder weniger ideal für Farbsortierung und die Trennung spektraler Ordnungen sind.

ABBILDUNG 3: ILLUSTRATION DER OPTISCHEN DICHTE

CUT-ON-WELLENLÄNGE

Cut-On-Wellenlänge ist ein Begriff, der die Wellenlänge bezeichnet, bei der die Transmission in einem Langpassfilter auf 50 % Durchsatz ansteigt.
Die Cut-on-Wellenlänge ist in Abbildung 4 mit λ cut-on angegeben.

ABBILDUNG 4: VERANSCHAULICHUNG DER CUT-ON-WELLENLÄNGE

CUT-OFF-WELLENLÄNGE

Cut-Off-Wellenlänge bezeichnet die Wellenlänge, bei der die Transmission in einem Kurzpassfilter auf 50 % Durchsatz abnimmt.
Die Cut-Off-Wellenlänge wird in Abbildung 5 mit λ cut-off angegeben.

ABBILDUNG 5: VERANSCHAULICHUNG DER CUT-OFF-WELLENLÄNGE

Man fragt sich auch

• Ist ein Bandpassfilter besser als ein Tiefpassfilter?
  Im Gegensatz zum Tiefpassfilter, der nur Signale eines niedrigen Frequenzbereichs durchlässt, oder zum Hochpassfilter, der Signale eines höheren Frequenzbereichs durchlässt, lässt ein Bandpassfilter Signale innerhalb
  eines bestimmten „Bandes“ oder einer „Spanne“ von Frequenzen durch, ohne das Eingangssignal zu verzerren oder zusätzliches Rauschen einzuführen.
  
• Was ist ein Bandpassfilter im Vergleich zu einem Kerbfilter?
  Der Hauptunterschied zwischen einem Bandpassfilter und einem Kerbfilter besteht darin, dass ein Bandpassfilter Signale innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs durchlässt, während ein Kerbfilter diese Signale in diesem einen Frequenzbereich herausfiltert.
  
• Was ist der Unterschied zwischen einem Bandpassfilter und einem Tiefpassfilter?
  Ein Bandpassfilter lässt Signale, die zwischen zwei bestimmten Frequenzen liegen, passieren, aber Signale bei bestimmten Frequenzen werden herausgefiltert. Ein Tiefpassfilter ist ein Filter, der Signale mit einer niedrigeren Frequenz als einer bestimmten Grenzfrequenz durchlässt und Signale mit höheren Frequenzen als der Grenzfrequenz minimiert.
  
• Was macht ein optischer Filter?
  Optische Filter sind passive optische Geräte, die aus speziellen optischen Beschichtungen bestehen, die auf ein Substrat aufgebracht werden. Die Beschichtungen verändern den Brechungsindex des Substrats, so dass sie eingehendes Licht je nach Wellenlänge reflektieren, durchlassen oder absorbieren können.