Qu'est-ce qu'un filtre spatial?
Un filtre spatial est un dispositif utilisé pour modifier ou corriger les aberrations dans les sorties de source de lumière cohérente. Les aberrations sont des caractéristiques indésirables du faisceau de lumière projetée causées par des optiques mal construites, encrassées ou endommagées, souvent caractérisées par de faibles anneaux de lumière concentriques autour du faisceau central. Le filtre spatial consiste généralement en une lentille de collimation qui focalise le faisceau de lumière et le fait passer à travers une ouverture minuscule. Cela ne laisse passer que la partie souhaitée du faisceau tout en excluant les aberrations. Les filtres spatiaux sont couramment utilisés pour éliminer les imperfections des sources lumineuses de haute intensité et de précision telles que les lasers.
L'intégrité des sources lumineuses à haute intensité, à concentration fine ou cohérente dépend de nombreux éléments, le plus important étant la qualité de l'optique utilisée pour la génération du faisceau de lumière. Des problèmes tels que des normes de production médiocres, la contamination et des dommages de toute sorte peuvent amener le flux lumineux à développer des aberrations ou des imperfections. Celles-ci peuvent affecter le faisceau à un point tel qu'il ne remplit plus sa fonction, en particulier dans le cas de dispositifs de haute précision tels que les lasers. Les aberrations sont souvent visibles sous forme d'anneaux concentriques flous de lumière plus faible autour du faisceau de sortie central.
L'utilisation d'un filtre spatial est une méthode courante pour rétablir la fidélité souhaitée des sorties lumineuses. Ces dispositifs recentrent la lumière et filtrent les parties indésirables du faisceau, ne laissant que la sortie originale. Pour ce faire, il suffit de focaliser le faisceau lumineux à l’aide d’une lentille distincte et de le diriger vers une plaque épaisse en feuille métallique dotée d’une très petite ouverture (ou trou) à la surface. La taille du trou est soigneusement calculée pour correspondre à la distance focale des lentilles utilisées dans l'appareil, à la longueur d'onde du faisceau et à l'étendue des imperfections présentes dans le faisceau.
Cette procédure bloque efficacement les parties aberrantes présentes dans le faisceau de lumière, ne laissant que la partie souhaitée traverser l’ouverture. La procédure permet d'obtenir une très grande fidélité dans le flux lumineux résultant. Cependant, la taille de l'ouverture du filtre spatial est critique et de petites erreurs de calcul peuvent avoir un effet négatif sur le faisceau de sortie. Si le trou est trop petit, une perte de puissance significative peut survenir, tandis que, si elle est trop grande, le filtrage des aberrations est faible ou nul. Dans de nombreux dispositifs de filtrage spatial disponibles dans le commerce, les objectifs de microscope sont également utilisés en raison de leur haute qualité inhérente.