Co je to prostorový filtr?

Prostorový filtr je zařízení používané ke změně nebo opravě aberací výstupů koherentního světelného zdroje. Aberace jsou nežádoucí vlastnosti v promítaném paprsku světla způsobené špatně vyrobenou, špinavou nebo poškozenou optikou, která se často vyznačuje slabými soustřednými kruhy světla kolem centrálního paprsku. Prostorový filtr se obvykle skládá z kolimátorové čočky, která zaostřuje paprsek světla a prochází jej malým otvorem. To umožňuje průchod pouze požadované části paprsku, přičemž jsou vyloučeny aberace. Prostorové filtry se běžně používají k odstranění nedokonalostí z vysoce přesných světelných zdrojů, jako jsou lasery.

Integrita vysoce intenzivních, jemně zaostřených nebo koherentních světelných zdrojů závisí na řadě prvků, z nichž nejdůležitější je kvalita optiky použité při generování paprsku světla. Problémy, jako jsou špatné výrobní standardy, kontaminace a poškození všeho druhu, mohou způsobit vznik aberací nebo nedokonalosti světelného výkonu. Ty mohou ovlivnit paprsek do té míry, že již neplní svou zamýšlenou funkci, zejména v případě vysoce přesných zařízení, jako jsou lasery. Aberace jsou často viditelné jako fuzzy soustředné kruhy slabšího světla kolem centrálního výstupního paprsku.

Běžným způsobem obnovení požadované věrnosti světelných výstupů je použití prostorového filtru. Tato zařízení mění zaostření světla a odfiltrují nežádoucí části paprsku a ponechají pouze původní výstup. Toho je dosaženo zaostřením světelného paprsku pomocí samostatné čočky a nasměrováním na silnou fóliovou desku s velmi malým otvorem nebo otvorem v jeho povrchu. Velikost otvoru je pečlivě vypočtena tak, aby vyhovovala ohniskové vzdálenosti čoček použitých v zařízení, vlnové délce paprsku a rozsahu nedokonalostí přítomných v paprsku.

Tento postup účinně blokuje aberantní části přítomné v paprsku světla, což umožňuje pouze požadované části projít otvorem. Tento postup umožňuje extrémně vysokou věrnost výsledného světelného výkonu. Velikost clony prostorového filtru je však kritická a malé nesprávné výpočty mohou mít nepříznivý vliv na výstupní paprsek. Pokud je díra příliš malá, může dojít k významné ztrátě energie, zatímco pokud je příliš velká, dojde k malé nebo žádné filtraci aberací. V mnoha komerčně dostupných zařízeních pro prostorový filtr se také používají objektivy pro mikroskopické objektivy, protože mají vysokou kvalitu.