Was ist ein Raumfilter?
Ein räumliches Filter ist ein Gerät, das zum Ändern oder Korrigieren von Aberrationen in kohärenten Lichtquellenausgängen verwendet wird. Aberrationen sind unerwünschte Eigenschaften des projizierten Lichtstrahls, die durch schlecht gefertigte, verschmutzte oder beschädigte Optiken verursacht werden und häufig durch schwache konzentrische Lichtringe um den Zentralstrahl gekennzeichnet sind. Das räumliche Filter besteht typischerweise aus einer Kollimatorlinse, die den Lichtstrahl fokussiert und durch eine winzige Öffnung hindurchführt. Dadurch kann nur der gewünschte Teil des Strahls passieren, während die Aberrationen ausgeschlossen werden. Räumliche Filter werden üblicherweise verwendet, um Unvollkommenheiten von hochintensiven Präzisionslichtquellen wie Lasern zu entfernen.
Die Unversehrtheit von hochintensiven, fein fokussierten oder kohärenten Lichtquellen hängt von einer Reihe von Elementen ab, wobei die Qualität der bei der Erzeugung des Lichtstrahls verwendeten Optik am wichtigsten ist. Probleme wie schlechte Produktionsstandards, Verunreinigungen und Schäden jeglicher Art können dazu führen, dass die Lichtleistung Aberrationen oder Unvollkommenheiten entwickelt. Diese können den Strahl so stark beeinträchtigen, dass er insbesondere bei hochpräzisen Geräten wie Lasern seine bestimmungsgemäße Funktion nicht mehr erfüllt. Aberrationen sind häufig als unscharfe, konzentrische Ringe schwächeren Lichts um den zentralen Ausgangsstrahl sichtbar.
Eine übliche Methode zur Wiederherstellung der gewünschten Wiedergabetreue von Lichtleistungen ist die Verwendung eines Raumfilters. Diese Vorrichtungen fokussieren das Licht neu und filtern die unerwünschten Teile des Strahls heraus, wobei nur die ursprüngliche Ausgabe übrig bleibt. Dies wird erreicht, indem der Lichtstrahl unter Verwendung einer separaten Linse fokussiert und auf eine dicke Folienplatte mit einer sehr kleinen Öffnung oder einem Loch in ihrer Oberfläche gerichtet wird. Die Größe des Lochs wird sorgfältig berechnet, um der Brennweite der in der Vorrichtung verwendeten Linsen, der Wellenlänge des Strahls und dem Ausmaß der im Strahl vorhandenen Unvollkommenheiten zu entsprechen.
Diese Prozedur blockiert effektiv die in dem Lichtstrahl vorhandenen aberranten Bereiche, so dass nur der gewünschte Bereich durch die Öffnung hindurchtreten kann. Das Verfahren ermöglicht eine extrem hohe Wiedergabetreue der resultierenden Lichtleistung. Die Größe der räumlichen Filterapertur ist jedoch kritisch, und kleine Fehlberechnungen können sich nachteilig auf den Ausgangsstrahl auswirken. Wenn das Loch zu klein ist, kann es zu einem erheblichen Leistungsverlust kommen, während bei zu großen Löchern nur eine geringe oder keine Aberrationsfilterung stattfindet. In vielen kommerziell erhältlichen räumlichen Filtervorrichtungen werden auch Mikroskopobjektive aufgrund ihrer inhärenten hohen Qualität verwendet.