El núcleo de un filtro dicroico es un revestimiento complejo de múltiples capas aplicado a un sustrato de vidrio. Este recubrimiento consta de múltiples capas alternas de materiales con diferentes índices de refracción (por ejemplo, dióxido de titanio y dióxido de silicio).
1. Interferencia constructiva y destructiva: cuando la luz incide en este revestimiento en capas, parte de ella se refleja en cada interfaz entre las diferentes capas. El espesor de cada capa se controla meticulosamente para que sea un cuarto o la mitad de la longitud de onda de luz objetivo.
2. Selección de longitud de onda: Para una longitud de onda específica, las muchas ondas de luz reflejadas están en fase (interferencia constructiva), lo que resulta en una fuerte reflexión. Para otras longitudes de onda, las ondas están desfasadas (interferencia destructiva) y se cancelan entre sí, lo que permite que esas longitudes de onda se transmitan a través del filtro.
3. El resultado: este proceso crea un corte muy agudo entre las bandas transmitidas y reflejadas, que pueden diseñarse según especificaciones precisas. El resultado es un filtro que se comporta como un espejo para algunos colores y como una ventana para otros.
Características clave
· Alta eficiencia: reflejan y transmiten luz con una absorción mínima, lo que los hace ideales para aplicaciones de alta potencia (como láseres) donde la energía absorbida podría causar daños por calor.
· Corte/Corte Nítido: La transición entre las bandas transmitidas y reflejadas es extremadamente nítida y precisa en comparación con los filtros absorbentes.
· Sensibilidad del ángulo: El rendimiento de un filtro dicroico es sensible al ángulo de la luz incidente. Cambiar el ángulo cambiará las longitudes de onda específicas que se transmiten y reflejan. Esto debe considerarse cuidadosamente en el diseño de sistemas ópticos.
· Durabilidad: Los recubrimientos de película delgada suelen ser muy duros y estables, aunque requieren un manejo cuidadoso para evitar rayones.
Tipos de filtros dicroicos
Por lo general, reciben nombres según su función principal:
1. Filtro dicroico de paso largo: transmite longitudes de onda más largas y refleja las más cortas.
· Ejemplo: en un microscopio de fluorescencia, refleja luz azul de longitud de onda corta (para excitar una muestra) y transmite la fluorescencia verde de longitud de onda más larga emitida por la muestra.
2. Filtro dicroico de paso corto: transmite longitudes de onda más cortas y refleja las más largas.
· Ejemplo: Se puede utilizar para combinar rayos láser de diferentes colores.
3. Divisor/Espejo de haz dicroico: Este es un término muy común, a menudo usado indistintamente con "filtro dicroico". Destaca específicamente la función del dispositivo de dividir un haz de luz en dos haces espectralmente diferentes.
Aplicaciones comunes
Los filtros dicroicos son componentes fundamentales en muchos sistemas ópticos avanzados:
· Microscopía de fluorescencia y biodetección: esta es una aplicación clásica. Un espejo dicroico es el componente central de un cubo de filtro. Dirige la luz de excitación de longitud de onda corta hacia la muestra, pero permite que la fluorescencia emitida de longitud de onda más larga pase hasta el detector.
· Sistemas Láser: Para combinar (p. ej., en proyectores láser RGB) o separar haces láser de diferentes longitudes de onda. En este caso, su baja absorción es fundamental.
· Equipos fotográficos y de iluminación: para controlar con precisión el color de la luz en iluminación teatral de alta gama (por ejemplo, luces de DJ, luces de escenario) y cámaras científicas.
· Espectroscopia: Para dirigir bandas de longitudes de onda específicas a diferentes detectores.
· Electrónica de Consumo: En la óptica de algunos sistemas de proyección (DLP, LCoS) para separar y recombinar la luz roja, verde y azul.
Comparación con filtros absorbentes
Característica Filtro dicroico Filtro absorbente (p. ej., vidrio coloreado)
Principio de funcionamiento Interferencia de película delgada Absorción de luz
Generación de calor Muy baja (absorción mínima) Alta (absorbe luz no deseada en forma de calor)
Nitidez de corte Muy nítido Gradual
Eficiencia Muy Alta Inferior (se pierde la luz absorbida)
Durabilidad El revestimiento puede rayarse El material a granel es más robusto
En resumen, un filtro dicroico es un dispositivo óptico sofisticado que utiliza tecnología de recubrimiento a nanoescala para separar la luz por longitud de onda con alta precisión y eficiencia. Es una herramienta indispensable en campos que van desde la investigación científica hasta la iluminación de entretenimiento.
Contactar ahora