バンドパスフィルター

バンドパスフィルタの概要

スペクトル特性曲線が伝送帯域の両側にブロッキング領域を持つフィルタは、バンドパスフィルタと呼ばれます。 バンドパスフィルタは、化学、分光法、レーザー、天体物理学、光ファイバー通信、生物学などの分野で広く適用されている光学薄膜コンポーネントの重要なカテゴリです。

光学干渉原理を使用して準備されたバンドパスフィルタは、通過帯域と呼ばれるスペクトル曲線の特定の波長に近い伝送ゾーンを示し、ブロッキング領域が隣接しています。 さらに、側面伝送帯域 (寄生伝送帯域) は、通常、着色ガラス、吸収フィルム、またはブロッキングフィルターを使用して排除されるブロッキング領域の周囲に存在する可能性があります。

バンドパスフィルタの仕様

中心波長 (CWL): 通過帯域の中点を定義するナノメートル (nm) で測定されるバンドパスフィルタのピーク透過波長。 これは、正確な波長選択を必要とするアプリケーションにとって重要です。

帯域幅 (FWHM): フィルターが光を効果的に送信する波長範囲。伝送曲線の半値全幅 (FWHM) として測定されます。 狭帯域フィルター (

透過率: 通過帯域内でフィルターを通過した入射光の割合。 高い透過率 (例えば、90%) は、光通信またはイメージングのような用途におけるエネルギー損失を最小化するために重要である。

エッジスロープ (トランジションスロープ): パスバンドとブロッキング領域の間の移行の急峻さ。 より急な勾配 (たとえば、10% から80% の透過率) は、不要な波長を抑制するために重要な帯域外除去を強化します。

波面歪み: フィルターによって導入された位相収差により、透過光の波面に偏差が生じます。 過度の歪みは、特に干渉計などの高精度システムで、イメージングの解像度とビーム品質を低下させます。

色の分散: フィルター材料の波長に依存する屈折率の変化により、スペクトルの分離 (色のフリンジなど) が発生します。 これにより、顕微鏡やレーザーシステムなど、波長に依存する集束に敏感なシステムの光学性能が低下する可能性があります。

バンドパスフィルタの応用

高性能バンドパスフィルターは、蛍光イメージングに適用されます。

蛍光顕微鏡は、光源、フィルターシステム、光学システムなどの主要コンポーネントで構成されています。 以下の図は、フィルタシステムの光学素子の概略図である。 光源は高エネルギー光を放出し、励起フィルターを通過した後、特定の波長の光を出力します。 次いで、この光はダイクロイックミラーによってサンプル上に反射される。 特定の波長の高エネルギー光にさらされると、サンプルは蛍光を発し、これは、最初にダイクロイックミラーを通過し、次に発光フィルターを通過してから、人間の目で観察されるか、カメラでキャプチャされます。

高カットオフ深度発光フィルターは、励起光源を蛍光信号から分離し、励起光による蛍光信号の干渉や影を防ぎます。 蛍光信号が励起光強度よりも著しく弱い場合であっても、それは依然として明らかに観察することができる。 励起フィルターと発光フィルターの選択は、サンプルの励起波長と蛍光信号波長に依存します。 蛍光を発するために励起できないサンプルの場合、その後の実験観察の前に、蛍光プローブをラベル付けに使用する必要があります。

高性能バンドパスフィルターは、多波長ビーム結合に適用されます。

ダイクロイックミラーとリフレクターと組み合わせて使用すると、レーザービームの組み合わせが可能になります。 フィルターとダイクロイックミラーは慎重でなければなりませんYは、隣接チャネル間のクロストークを最小化するための特定の要件に基づいて選択される。

バンドパスフィルタと狭帯域フィルタの違い

バンドパスフィルターとナローバンドフィルターはどちらも、光信号が特定の波長範囲内を通過し、この範囲外の信号をブロックできるようにします。 バンドパスフィルタは、一般に、比較的広い通過帯域を有し、典型的な半波幅は40nmを超える。 一方、狭帯域フィルターはバンドパスフィルターのサブセットであり、同じ定義を共有しています。特定の波長範囲内で光信号を通過させ、この範囲外の信号をブロックします。 しかしながら、狭帯域フィルタは、はるかに狭い帯域幅によって特徴付けられる。

狭帯域フィルターは、主に全誘電体ハードフィルムコーティング技術の使用と誘電体干渉の原理によって特徴付けられます。 それらは、それらの光学性能が基板の厚さから独立していることを保証しながら、狭帯域フィルタの特性を高める。 これにより、狭帯域フィルターは機器のイメージングシステムへの統合により適したものになり、光学性能が向上し、効果的なアプリケーションが可能になります。 さらに、狭帯域フィルターは、特殊な光学基板材料を使用して、従来の吸収型複合ガラスに関連するカビの影響や光学性能の不安定性などの問題に対処します。 プロダクトは特定の顧客の要求に従って製造されます。