Co to jest filtr przestrzenny?
Filtr przestrzenny jest urządzeniem służącym do zmiany lub korekcji aberracji w spójnych wyjściowych źródłach światła. Aberracje są niepożądanymi cechami rzutowanej wiązki światła spowodowanymi źle wykonaną, brudną lub uszkodzoną optyką, często charakteryzującą się słabymi, koncentrycznymi pierścieniami światła wokół środkowej wiązki. Filtr przestrzenny zazwyczaj składa się z soczewki kolimatora, która skupia wiązkę światła i przepuszcza ją przez niewielki otwór. Pozwala to na przejście tylko żądanej części wiązki, z wyłączeniem aberracji. Filtry przestrzenne są powszechnie stosowane do usuwania niedoskonałości z precyzyjnych źródeł światła o wysokiej intensywności, takich jak lasery.
Integralność źródeł światła o wysokiej intensywności, precyzyjnie skupionych lub spójnych zależy od wielu elementów, z których najważniejszą jest jakość optyki stosowanej do generowania wiązki światła. Problemy takie jak złe standardy produkcji, zanieczyszczenia i wszelkiego rodzaju uszkodzenia mogą powodować, że strumień świetlny rozwija aberracje lub niedoskonałości. Mogą one wpływać na wiązkę w takim stopniu, że nie spełnia już swojej zamierzonej funkcji, szczególnie w przypadku precyzyjnych urządzeń, takich jak lasery. Aberracje są często widoczne jako rozmyte, koncentryczne pierścienie słabszego światła wokół środkowej wiązki wyjściowej.
Powszechną metodą przywracania pożądanej wierności wyjść świetlnych jest zastosowanie filtra przestrzennego. Urządzenia te ponownie skupiają światło i odfiltrowują niepożądane części wiązki, pozostawiając jedynie oryginalne wyjście. Uzyskuje się to poprzez skupienie wiązki światła za pomocą oddzielnej soczewki i skierowanie jej na grubą folię z bardzo małym otworem lub otworem na jej powierzchni. Rozmiar otworu jest starannie obliczany, aby pasował do ogniskowej soczewek zastosowanych w urządzeniu, długości fali wiązki i zakresu niedoskonałości obecnych w wiązce.
Ta procedura skutecznie blokuje nieprawidłowe części obecne w wiązce światła, umożliwiając przejście tylko pożądanej części przez otwór. Procedura ta pozwala na bardzo wysoką wierność uzyskanego strumienia świetlnego. Rozmiar apertury filtra przestrzennego ma jednak zasadnicze znaczenie, a małe błędne obliczenia mogą mieć niekorzystny wpływ na wiązkę wyjściową. Jeśli otwór jest zbyt mały, może wystąpić znaczna utrata mocy, natomiast, jeśli będzie zbyt duży, nastąpi filtrowanie aberracji lub jego brak. W wielu dostępnych na rynku urządzeniach do filtrowania przestrzennego stosowane są również soczewki mikroskopowe ze względu na ich wysoką jakość.