تطبيق المرشحات عبر النطاقات الطيفية المختلفة في الصناعة البصرية

تطبيق المرشحات
يعتمد استخدام المرشحات عبر نطاقات طيفية مختلفة في الصناعة البصرية بشكل أساسي على قدرتها على اختيار الطول الموجي، مما يتيح وظائف محددة من خلال تعديل الطول الموجي، والشدة، والخصائص البصرية الأخرى. فيما يلي التصنيفات الرئيسية وسيناريوهات التطبيق المقابلة:

التصنيف على أساس الخصائص الطيفية:
1. مرشح التمرير الطويل (λ > طول الموجة المقطوعة)
يسمح هذا النوع من المرشحات بمرور أطوال موجية أطول من الطول الموجي المحدد، مع حجب الأطوال الموجية الأقصر. ويُستخدم عادةً في التصوير الطبي الحيوي وطب التجميل. على سبيل المثال، تستخدم المجاهر الفلورية مرشحات طويلة المدى لاستبعاد الضوء المتداخل ذي الموجات القصيرة.

2. مرشح الترددات القصيرة (λ < طول الموجة المقطوعة)
ينقل هذا المرشح أطوالًا موجية أقصر من الطول الموجي المحدد، ويُضعف الأطوال الموجية الأطول. يُستخدم في مطيافية رامان والرصد الفلكي. ومن الأمثلة العملية على ذلك مرشح الترددات القصيرة IR650، المستخدم في أنظمة مراقبة الأمن لقمع تداخل الأشعة تحت الحمراء خلال ساعات النهار.

3. مرشح النطاق الضيق (عرض النطاق الترددي < 10 نانومتر)
تُستخدم مرشحات النطاق الضيق للكشف الدقيق في مجالات مثل الليدار ورامان. على سبيل المثال، يتميز مرشح النطاق الضيق BP525 بطول موجي مركزي يبلغ 525 نانومتر، وعرض كامل عند نصف أقصى عرض (FWHM) يبلغ 30 نانومتر فقط، ونفاذية ذروة تتجاوز 90%.

4. مرشح الشق (نطاق تردد الإيقاف < 20 نانومتر)
صُممت مرشحات الشق خصيصًا لكبح التداخل ضمن نطاق طيفي ضيق. وتُستخدم على نطاق واسع في حماية الليزر والتصوير الضوئي الحيوي. ومن الأمثلة على ذلك استخدام مرشحات الشق لحجب انبعاثات الليزر بطول موجة 532 نانومتر التي قد تُشكل مخاطر.

التصنيف على أساس الخصائص الوظيفية:
- أفلام الاستقطاب
تُستخدم هذه المكونات لتمييز تباين البلورات أو تخفيف تداخل الضوء المحيط. على سبيل المثال، تتميز مستقطبات الشبكة السلكية المعدنية بقدرتها على تحمل إشعاعات الليزر عالية الطاقة، وهي مناسبة للاستخدام في أنظمة الليدار ذاتية القيادة.

- المرايا ثنائية اللون وفواصل الألوان
تفصل المرايا ثنائية اللون نطاقات طيفية محددة ذات حواف انتقالية حادة، على سبيل المثال، تعكس أطوالًا موجية أقل من 450 نانومتر. توزع أجهزة قياس الطيف الضوئي الضوء المنقول والمنعكس بشكل متناسب، وهي وظيفة شائعة في أنظمة التصوير متعدد الأطياف.

سيناريوهات التطبيق الأساسية:
- الأجهزة الطبية: تتطلب أجهزة العلاج بالليزر للعيون والأجهزة الجلدية إزالة النطاقات الطيفية الضارة.
- الاستشعار البصري: تستخدم المجاهر الفلورية مرشحات بصرية للكشف عن بروتينات فلورية محددة، مثل البروتين الفلوري الأخضر (GFP)، وبالتالي تعزيز نسبة الإشارة إلى الضوضاء.
- مراقبة الأمان: تعمل مجموعات مرشح IR-CUT على حجب الإشعاع تحت الأحمر أثناء التشغيل أثناء النهار لضمان إعادة إنتاج الألوان بدقة في الصور الملتقطة.
- تقنية الليزر: يتم استخدام مرشحات الشق لقمع تداخل الليزر، مع تطبيقات تمتد إلى أنظمة الدفاع العسكرية وأجهزة القياس الدقيقة.