Un filtro de interferencia , filtro dicroico o filtro de película delgada es un filtro óptico que refleja algunas longitudes de onda (colores) de luz y transmite otras, casi sin absorción para todas las longitudes de onda de interés. Un filtro de interferencia puede ser de paso alto , de paso bajo , de paso de banda o de rechazo de banda. Se utilizan en aplicaciones científicas, así como en iluminación arquitectónica y teatral .
Un filtro de interferencia consta de múltiples capas delgadas de material dieléctrico que tienen diferentes índices de refracción. También puede haber capas metálicas. Los filtros de interferencia son selectivos en longitud de onda debido a los efectos de interferencia que se producen entre las ondas incidentes y reflejadas en los límites de la película delgada. El principio de funcionamiento es similar al de un etalón Fabry-Perot .
Los espejos dicroicos y los reflectores dicroicos son el mismo tipo de dispositivo, pero se caracterizan por los colores de la luz que reflejan, en lugar de los colores que dejan pasar. Los espejos dieléctricos funcionan según el mismo principio, pero se centran exclusivamente en la reflexión.
Los filtros dicroicos utilizan el principio de interferencia de película delgada y producen colores de la misma manera que las películas de aceite sobre el agua. Cuando la luz incide en una película de aceite en ángulo, parte de la luz se refleja desde la superficie superior del aceite y otra parte se refleja desde la superficie inferior, donde está en contacto con el agua. Debido a que la luz que se refleja desde el fondo recorre un camino ligeramente más largo, algunas longitudes de onda de luz se ven reforzadas por este retraso, mientras que otras tienden a cancelarse, produciendo los colores que se ven. El color transmitido por el filtro presenta un desplazamiento hacia el azul al aumentar el ángulo de incidencia, véase Espejo dieléctrico .
En un espejo o filtro dicroico, en lugar de utilizar una película de aceite para producir la interferencia , se construyen capas alternas de recubrimientos ópticos con diferentes índices de refracción sobre un sustrato de vidrio . Las interfaces entre las capas de diferente índice de refracción producen reflejos en fases, reforzando selectivamente ciertas longitudes de onda de luz e interfiriendo con otras longitudes de onda. Las capas normalmente se añaden mediante deposición al vacío . Controlando el grosor y el número de capas, la frecuencia de la banda de paso del filtro se puede sintonizar y hacer tan ancha o estrecha como se desee. Debido a que las longitudes de onda no deseadas se reflejan en lugar de absorberse, los filtros dicroicos no absorben esta energía no deseada durante el funcionamiento y, por lo tanto, no se calientan tanto como el filtro convencional equivalente (que intenta absorber toda la energía excepto la de la banda de paso). (Consulte el interferómetro de Fabry-Pérot para obtener una descripción matemática del efecto).
Cuando la luz blanca se separa deliberadamente en varias bandas de color (por ejemplo, dentro de un proyector de vídeo en color o una cámara de televisión en color ), se utiliza en su lugar un prisma dicroico similar . Sin embargo, para las cámaras, ahora es más común tener una matriz de filtros de absorción para filtrar píxeles individuales en una única matriz CCD.
Los filtros dicroicos pueden filtrar la luz de una fuente de luz blanca para producir una luz que los humanos perciben como de color muy saturado . Estos filtros son populares en aplicaciones arquitectónicas [1] y teatrales .
Los reflectores dicroicos conocidos como espejos fríos se usan comúnmente detrás de una fuente de luz para reflejar la luz visible hacia adelante mientras permiten que la luz infrarroja invisible salga por la parte posterior del dispositivo. Una disposición de este tipo permite una iluminación intensa con menos calentamiento del objeto iluminado. Muchas lámparas halógenas de cuarzo tienen un reflector dicroico integrado para este propósito; originalmente fueron diseñadas para usarse en proyectores de diapositivas para evitar que las diapositivas se derritan, pero ahora se usan ampliamente para iluminación interior doméstica y comercial. Esto mejora la blancura eliminando el exceso de rojo; sin embargo, presenta un grave riesgo de incendio si se usa en luminarias empotradas o cerradas al permitir que entre radiación infrarroja en esas luminarias. Para estas aplicaciones se deben utilizar lámparas que no sean de haz frío ( ALU o Silverback ). Las luminarias empotradas o cerradas que no son aptas para su uso con luces reflectoras dicroicas se pueden identificar mediante el símbolo IEC 60598 No Cool Beam.
En microscopía de fluorescencia , los filtros dicroicos se utilizan como divisores de haz para dirigir la iluminación de una frecuencia de excitación hacia la muestra y luego en un analizador para rechazar esa misma frecuencia de excitación pero pasar una frecuencia de emisión particular.
Algunos proyectores LCD utilizan filtros dicroicos en lugar de prismas para dividir la luz blanca de la lámpara en tres colores antes de pasarla a través de las tres unidades LCD.
Los proyectores DLP más antiguos suelen transmitir una fuente de luz blanca a través de una rueda de colores que utiliza filtros dicroicos para cambiar rápidamente los colores enviados a través del dispositivo de microespejo digital (monocromo) . Los proyectores más nuevos pueden utilizar fuentes de luz láser o LED para emitir directamente las longitudes de onda de luz deseadas.
Se utilizan como separadores de armónicos láser. Separan los diversos componentes armónicos de los sistemas láser de frecuencia duplicada mediante reflexión y transmisión espectral selectiva.
Los filtros dicroicos también se utilizan para crear gobos para productos de iluminación de alta potencia. Las imágenes se crean superponiendo hasta cuatro filtros dicroicos de colores.
Los cabezales de color de las ampliadoras fotográficas utilizan filtros dicroicos para ajustar el equilibrio del color en la impresión.
A veces se fabrican joyas artísticas de vidrio para que actúen como un filtro dicroico. Debido a que la longitud de onda de la luz seleccionada por el filtro varía con el ángulo de incidencia de la luz, dichas joyas a menudo tienen un efecto iridiscente , cambiando de color cuando (por ejemplo) los aretes se balancean. Otra aplicación interesante de los filtros dicroicos es el filtrado espacial . [2]
Con una técnica licenciada por Infitec , Dolby Labs utiliza filtros dicroicos para la proyección de películas en 3D . La lente izquierda de las gafas Dolby 3D transmite bandas estrechas específicas de frecuencias rojas, verdes y azules, mientras que la lente derecha transmite un conjunto diferente de frecuencias rojas, verdes y azules. El proyector utiliza filtros coincidentes para mostrar las imágenes destinadas a los ojos izquierdo y derecho. [3]
Los filtros dicroicos de paso largo aplicados a la iluminación ordinaria pueden evitar que atraiga insectos. En algunos casos, dichos filtros pueden evitar la atracción de otros animales salvajes, reduciendo el impacto ambiental adverso. [4]
Los filtros dicroicos tienen una vida mucho más larga que los filtros convencionales; El color es intrínseco a la construcción de las capas microscópicas duras y no puede "decolorarse" durante la vida útil del filtro (a diferencia de, por ejemplo, los filtros de gel). Pueden fabricarse para pasar cualquier frecuencia de banda de paso y bloquear una cantidad seleccionada de frecuencias de banda de parada . Debido a que la luz en la banda de parada se refleja en lugar de absorberse, el filtro dicroico se calienta mucho menos que con los filtros convencionales. Los dicroicos son capaces de alcanzar umbrales de daño láser extremadamente altos y se utilizan para todos los espejos del láser más potente del mundo, el National Ignition Facility .
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