空間フィルターとは？

空間フィルターは、コヒーレント光源出力の収差を変更または修正するために使用されるデバイスです。 収差は、よく作られていない、汚れた、または損傷した光学部品によって引き起こされる投射光ビームの望ましくない特性であり、多くの場合、中央ビームの周りの弱い同心円状のリングによって特徴付けられます。 空間フィルターは通常、光線を集束させて小さな開口部を通過させるコリメーターレンズで構成されます。 これにより、収差を排除しながら、ビームの必要な部分のみを通過させることができます。 空間フィルターは、レーザーなどの高強度の高精度光源から欠陥を取り除くために一般的に使用されます。

高強度の、細かく焦点を合わせた、またはコヒーレントな光源の完全性は、多くの要素に依存します。最も重要なのは、光線の生成に使用される光学部品の品質です。 劣悪な生産基準、汚染、あらゆる種類の損傷などの問題により、光出力に収差や欠陥が生じる可能性があります。 これらは、特にレーザーなどの高精度デバイスの場合、意図した機能を実行できなくなるほどビームに影響を与える可能性があります。 収差は、多くの場合、中央の出力ビームの周りの弱い光のあいまいな同心円状の輪として見えます。

光出力の望ましい忠実度を復元する一般的な方法は、空間フィルターの使用です。 これらのデバイスは、光の焦点を再調整し、ビームの望ましくない部分を除去し、元の出力のみを残します。 これは、別のレンズを使用して光ビームの焦点を合わせ、表面に非常に小さな開口部または穴のある厚い箔板に向けることによって達成されます。 穴のサイズは、デバイスで使用されるレンズの焦点距離、ビームの波長、およびビームに存在する欠陥の程度に合わせて慎重に計算されます。

この手順は、光ビームに存在する異常な部分を効果的にブロックし、所望の部分のみが開口部を通過できるようにします。 この手順により、結果として生じる光出力の忠実度が非常に高くなります。 ただし、空間フィルターの開口部のサイズは非常に重要であり、小さな計算ミスは出力ビームに悪影響を与える可能性があります。 穴が小さすぎると、大きな電力損失が発生する可能性がありますが、大きすぎると、収差フィルタリングがほとんどまたはまったく行われません。 多くの市販の空間フィルターデバイスでは、その固有の高品質のために顕微鏡対物レンズも使用されます。