O que é um filtro espacial?

Um filtro espacial é um dispositivo usado para alterar ou corrigir aberrações nas saídas coerentes da fonte de luz. As aberrações são características indesejáveis ​​no feixe de luz projetado, causado pela óptica mal feita, suja ou danificada, geralmente caracterizada por anéis fracos e concêntricos de luz ao redor do feixe central. O filtro espacial normalmente consiste em uma lente colimadora que focaliza o feixe de luz e o passa por uma pequena abertura. Isso permite que apenas a parte desejada da viga passe, excluindo as aberrações. Os filtros espaciais são comumente usados ​​para remover imperfeições de fontes de luz de alta intensidade e precisão, como lasers.

A integridade das fontes de luz de alta intensidade, com foco fino ou coerente depende de vários elementos, sendo o mais importante a qualidade da óptica utilizada na geração do feixe de luz. Problemas como padrões de produção ruins, contaminação e danos de qualquer tipo podem fazer com que a saída de luz desenvolva aberrações ou imperfeições. Isso pode afetar o feixe a tal ponto que ele não executa mais a função pretendida, principalmente no caso de dispositivos de alta precisão, como lasers. As aberrações são frequentemente visíveis como anéis concêntricos e difusos de luz mais fraca ao redor do feixe de saída central.

Um método comum de restaurar a fidelidade desejada das saídas de luz é o uso de um filtro espacial. Esses dispositivos reorientam a luz e filtram as partes indesejáveis ​​do feixe, deixando apenas a saída original. Isso é conseguido focando o feixe de luz usando uma lente separada e direcionando-o para uma chapa grossa com uma abertura ou furo muito pequeno em sua superfície. O tamanho do furo é cuidadosamente calculado para se adequar à distância focal das lentes usadas no dispositivo, ao comprimento de onda do feixe e à extensão das imperfeições presentes no feixe.

Este procedimento efetivamente bloqueia as porções aberrantes presentes no feixe de luz, permitindo que apenas a porção desejada passe pela abertura. O procedimento permite uma fidelidade extremamente alta na saída de luz resultante. O tamanho da abertura do filtro espacial é crítico, no entanto, e pequenos erros de cálculo podem ter um efeito adverso no feixe de saída. Se o furo for muito pequeno, poderá ocorrer uma perda significativa de energia, enquanto, se for muito grande, ocorrerá pouca ou nenhuma filtragem de aberração. Em muitos dispositivos de filtro espacial disponíveis comercialmente, as lentes objetivas para microscópio também são usadas devido à sua alta qualidade inerente.