Principe de fonctionnement clé
Le filtre fonctionne sur le principe de l'interférence en couche mince. Il est construit en déposant des dizaines de couches alternées et précises de matériaux avec différents indices de réfraction (par exemple, SiO₂, TiO₂, Ta₂O₅) sur un substrat de verre.
· Interférence constructive : L'épaisseur de chaque couche est contrôlée pour être une fraction de la longueur d'onde cible. Pour une lumière proche de 740 nm, les réflexions de toutes ces interfaces de couches interfèrent de manière constructive, permettant à cette lumière de passer à travers.
· Interférence destructrice : pour des longueurs d'onde sensiblement différentes de 740 nm, les réflexions interfèrent de manière destructrice, s'annulant et provoquant la réflexion ou l'absorption de ces longueurs d'onde.
Paramètres de performances critiques
Les performances d'un filtre passe-bande 740 nm sont définies par plusieurs spécifications clés :
1. Longueur d'onde centrale (CWL) : 740 nm. C'est le point médian de la bande de longueur d'onde transmise.
2. Pleine largeur à mi-hauteur (FWHM) : Il s'agit de la largeur de la bande de transmission, mesurée en nanomètres, à 50 % de sa transmission maximale. Un FWHM typique peut mesurer 10 nm, 5 nm ou même moins. Un filtre « 10 nm FWHM » transmettrait la lumière de ~735 nm à ~745 nm.
3. Transmission maximale (%T) : pourcentage maximum de lumière au niveau du CWL qui traverse le filtre. Les filtres de haute qualité peuvent avoir une transmission maximale >90 %.
4. Plage de blocage : la plage de longueurs d'onde en dehors de la bande passante que le filtre est conçu pour rejeter (par exemple, UV, Visible et IR). Le niveau de rejet est appelé densité optique (OD). Par exemple, une OD de 4,0 signifie que seulement 0,01 % de cette lumière indésirable est transmise (Transmission = 10⁻⁴ %).
5. Raideur (Edge Slope) : avec quelle netteté le filtre passe-t-il du blocage à la transmission. Une pente plus raide offre une meilleure isolation de la lumière de 740 nm.
Applications courantes
740 nm est une longueur d’onde stratégiquement importante dans plusieurs domaines :
· Microscopie à fluorescence et biodétection : il s'agit d'une longueur d'onde d'excitation courante pour certains colorants et protéines fluorescents. Le filtre serait utilisé dans le trajet d'excitation d'un microscope pour éclairer un échantillon uniquement avec une lumière de 740 nm, provoquant ainsi la fluorescence du marqueur spécifique à une longueur d'onde plus longue (par exemple 780 nm).
· Spectroscopie : isolement d'une raie spectrale spécifique à ou près de 740 nm pour l'analyse chimique, la surveillance environnementale ou la caractérisation des matériaux.
· Vision industrielle et tri : dans l'automatisation industrielle, les objets peuvent avoir des signatures spectrales uniques. Un filtre de 740 nm peut être utilisé sur une caméra pour détecter une caractéristique spécifique, une étiquette ou un contaminant qui reflète ou absorbe la lumière à cette longueur d'onde, invisible à l'œil humain.
· Systèmes laser : pour isoler la ligne 740 nm d'un laser ou protéger les capteurs des autres longueurs d'onde dans un système laser.
· Photographie astronomique : pour capturer des émissions spectrales spécifiques d'objets célestes ou pour réduire la pollution lumineuse.
Comparaison avec d'autres types de filtres
· vs. Filtre passe-long (LP) : Un filtre passe-long transmettrait toute la lumière plus longue qu'une longueur d'onde de coupure (par exemple > 740 nm). Le filtre passe-bande est beaucoup plus sélectif.
· vs filtre passe-court (SP) : un filtre passe-bas transmet toute la lumière plus courte qu'une longueur d'onde de coupure (par exemple, <740 nm).
· vs filtre coupe-bande : un filtre coupe-bande rejette une bande de lumière très étroite (par exemple, 740 nm) et transmet tout le reste. C'est l'inverse d'un filtre passe-bande.
Considérations importantes
· Angle d'incidence (AOI) : les filtres passe-bande sont sensibles à l'angle sous lequel la lumière les frappe. L'augmentation de l'AOI entraînera le déplacement du CWL vers une longueur d'onde plus courte (plus bleue). Pour des performances constantes, la lumière doit être aussi collimatée et perpendiculaire que possible au filtre.
· Température : comme l'angle, les changements de température peuvent également provoquer un léger déplacement du CWL.
· Qualité optique : La qualité du substrat et du revêtement est essentielle. Les exigences incluent une bonne planéité de la surface, une faible distorsion du front d'onde et un seuil de dommage induit par le laser (LIDT) élevé pour une utilisation avec des sources de forte puissance.
En résumé, un filtre passe-bande de 740 nm est un composant optique de précision qui agit comme une porte hautement sélective, ne laissant passer qu’une étroite tranche de lumière proche infrarouge. C'est un outil indispensable dans la recherche scientifique, l'automatisation industrielle et toute application où l'isolation précise de cette longueur d'onde spécifique est requise.
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