Die Anwendung von Filtern über verschiedene Spektralbänder in der optischen Industrie

Anwendung von Filtern
Der Einsatz von Filtern in verschiedenen Spektralbändern in der optischen Industrie nutzt vor allem ihre Fähigkeit zur Wellenlängenauswahl. Durch die Modulation von Wellenlänge, Intensität und anderen optischen Eigenschaften werden spezifische Funktionen ermöglicht. Im Folgenden werden die wichtigsten Klassifizierungen und die entsprechenden Anwendungsszenarien beschrieben:

Klassifizierung basierend auf spektralen Eigenschaften:
1. Langpassfilter (λ > Grenzwellenlänge)
Dieser Filtertyp lässt Wellenlängen über der Grenzwellenlänge durch und blockiert kürzere Wellenlängen. Er wird häufig in der biomedizinischen Bildgebung und der medizinischen Ästhetik eingesetzt. Beispielsweise nutzen Fluoreszenzmikroskope Langpassfilter, um kurzwelliges Störlicht zu eliminieren.

2. Kurzpassfilter (λ < Grenzwellenlänge)
Dieser Filter lässt Wellenlängen unter der Grenzwellenlänge durch und dämpft längere Wellenlängen. Er findet Anwendung in der Raman-Spektroskopie und in der astronomischen Beobachtung. Ein praktisches Beispiel ist der Kurzpassfilter IR650, der in Sicherheitsüberwachungssystemen zur Unterdrückung von Infrarotstörungen bei Tageslicht eingesetzt wird.

3. Schmalbandfilter (Bandbreite < 10 nm)
Schmalbandfilter werden für präzise Detektion in Bereichen wie LiDAR und Raman-Spektroskopie eingesetzt. Der Schmalbandfilter BP525 beispielsweise zeichnet sich durch eine zentrale Wellenlänge von 525 nm, eine Halbwertsbreite (FWHM) von nur 30 nm und eine Spitzendurchlässigkeit von über 90 % aus.

4. Sperrfilter (Sperrbandbreite < 20 nm)
Kerbfilter sind speziell dafür konzipiert, Interferenzen innerhalb eines engen Spektralbereichs zu unterdrücken. Sie werden häufig im Laserschutz und in der Biolumineszenzbildgebung eingesetzt. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von Kerbfiltern zur Blockierung von 532-nm-Laseremissionen, die Gefahren bergen können.

Klassifizierung nach funktionellen Merkmalen:
- Polarisierende Filme
Diese Komponenten werden eingesetzt, um die Kristallanisotropie zu unterscheiden oder Störungen durch Umgebungslicht zu mildern. Beispielsweise halten Metalldrahtgitterpolarisatoren Hochleistungslaserstrahlung stand und eignen sich für den Einsatz in LiDAR-Systemen für autonomes Fahren.

- Dichroitische Spiegel und Farbteiler
Dichroitische Spiegel trennen bestimmte Spektralbänder mit steilen Übergangskanten, beispielsweise reflektieren sie Wellenlängen unter 450 nm. Spektralphotometer verteilen durchgelassenes und reflektiertes Licht proportional, eine Funktion, die häufig in multispektralen Bildgebungssystemen beobachtet wird.

Kernanwendungsszenarien:
- Medizinische Geräte: Bei der ophthalmologischen Laserbehandlung und bei dermatologischen Geräten müssen schädliche Spektralbänder eliminiert werden.
- Optische Sensorik: Fluoreszenzmikroskope nutzen optische Filter, um bestimmte fluoreszierende Proteine wie GFP zu erkennen und so das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
- Sicherheitsüberwachung: IR-CUT-Filtersätze blockieren Infrarotstrahlung während des Tagesbetriebs, um eine genaue Farbwiedergabe in aufgenommenen Bildern zu gewährleisten.
- Lasertechnologie: Notchfilter werden zur Unterdrückung von Laserinterferenzen eingesetzt. Die Anwendungsgebiete reichen von militärischen Verteidigungssystemen bis hin zu Präzisionsmessinstrumenten.