Transmissionskurven – und warum diese für optische Filter wichtig sind

Optische Filter sind überall um uns herum – ob Sie es wissen oder nicht.

Die meisten dieser Filter haben eines gemeinsam: Sie lassen bestimmte Wellenlängen selektiv passieren, während diese andere blockieren. Die einzigen Ausnahmen sind Filter, die alles sichtbare Licht durchlassen und sie transparent machen, wie dieser:

Transmissionskurven sind ein wertvolles Hilfsmittel, um die Eigenschaften verschiedener Arten von optischen Filtern darzustellen. Transmissionskurven sind Liniendiagramme mit Durchlässigkeitsgrad (in Prozent) auf der vertikalen Achse und Wellenlänge (in nm) auf der horizontalen Achse. Transmissionskurven zeigen daher, wie viel Licht bei bestimmten Wellenlängen den optischen Filter passiert.

Haftungsausschluss: In diesem Artikel gehen wir auf verschiedene Arten von Transmissionskurven ein, um Ihnen einen Überblick über deren Aussehen zu geben, aber eine Transmissionskurve erzählt nicht unbedingt die ganze Geschichte der Eigenschaften eines optischen Filters. Daher zielt dieser Artikel darauf ab, zu erklären, wie verschiedene Arten von Transmissionskurven in einem Diagramm aussehen, und nicht, wie die Transmissionskurven unserer Filter aussehen (was vom Kontext und der Einrichtung der Transmissionskurve abhängt – dazu später mehr!).

Es gibt einige verschiedene Arten von optischen Filtern, die dafür ausgelegt sind, bestimmte Wellenlängenbereiche zu übertragen oder zu reflektieren. Gehen wir sie nacheinander durch:

Langpassfilter

Zunächst einmal haben wir Langpassfilter. Diese werden auch als Cut-On-Filter bezeichnet und lassen Wellenlängen durch, die länger als eine bestimmte Schwelle sind, während sie kürzere Wellenlängen blockieren. Diese werden üblicherweise verwendet, um kürzere Wellenlängen zu entfernen, die von der zu beobachtenden Probe gestreut oder absorbiert werden könnten. Die Transmissionskurve eines Langpassfilters könnte etwa so aussehen:

Kurzpassfilter

Als nächstes haben wir Kurzpassfilter. Diese werden auch als Sperrfilter bezeichnet und lassen Wellenlängen durch, die kürzer als eine bestimmte Schwelle sind, während sie längere Wellenlängen blockieren. Diese werden häufig verwendet, um längere Wellenlängen zu entfernen, die die Messung kürzerer Wellenlängen stören könnten. Daher machen Kurzpassfilter das Gegenteil von Langpassfiltern, und ihre Transmissionskurve sieht ungefähr so aus (kein Wortspiel beabsichtigt):

Bandpassfilter

Dann haben wir Bandpassfilter. Diese übertragen einen bestimmten Wellenlängenbereich, während sie Wellenlängen außerhalb dieses Bereichs blockieren. Diese werden verwendet, um eine bestimmte Spektrallinie oder einen interessierenden Bereich zu isolieren:

Kerbfilter

Als nächstes haben wir Kerbfilter. Diese werden auch als Bandsperrfilter bezeichnet, da sie einen bestimmten Wellenlängenbereich blockieren, während sie Wellenlängen außerhalb dieses Bereichs übertragen.

Diese werden verwendet, um bestimmte Interferenzmuster oder unerwünschte Spektrallinien zu eliminieren. Die Transmissionskurve eines Kerbfilters sieht aus wie ein auf den Kopf gestellter Bandpassfilter:

Andere Arten von Filtern

Es gibt auch einige speziellere Filter, die für bestimmte Anwendungen entwickelt wurden.

Beispielsweise werden Farbfilter verwendet, um bestimmte Lichtfarben zu übertragen oder zu reflektieren, während andere blockiert werden.

Schließlich haben wir Interferenzfilter, die auf der konstruktiven und destruktiven Interferenz mehrerer Dünnfilmschichten beruhen, um bestimmte Wellenlängen zu übertragen oder zu reflektieren. Diese sind superpräzise und werden häufig in der Spektroskopie und anderen Bereichen eingesetzt, in denen es auf hohe Präzision ankommt.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass eine Transmissionskurve nur einen Bereich von Lichtwellenlängen zeigt. Was außerhalb des Graphen passiert, ist nicht unbedingt gegeben.
Bei einem Langpassfilter wie der folgenden Abbildung sagt die Logik beispielsweise, dass der Filter mit ungefähr der gleichen Transmission über die in der Transmissionskurve gezeigten Wellenlängen hinaus fortfahren könnte:

Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Die oben gezeigte Transmissionskurve ist unser Solaris™ S306, ein Filter, der für NIR-Anwendungen entwickelt wurde und sich für Wellenlängen über etwa 800 nm öffnet. Die Transmissionskurve jenseits von 850 nm sieht für diesen Filter jedoch so aus:

Daher kann eine Transmissionskurve nicht immer die ganze Geschichte erzählen. Wie wir am Anfang dieses Artikels erwähnt haben, ist es immer wichtig, den Kontext und die Anwendung zu verstehen, für die der optische Filter benötigt wird, bevor man sich für einen optischen Filter entscheidet.

Der Grund dafür, dass die Transmissionskurve von optischen Acrylfiltern in den längeren Wellenlängenbereichen (1500 nm und höher) so aussieht, liegt an den physikalischen Eigenschaften des Materials. Das heißt, Licht in diesem Wellenlängenbereich ist mehr oder weniger verschlossen – oder undurchsichtig, egal um welche Farbe oder Filterart es sich handelt.

Daher ist es nicht mehr relevant, über den Prozentsatz der Transmission oberhalb einer Wellenlänge von ungefähr 1500 nm zu sprechen, wenn es um optische Acrylfilter geht. Diese Filtertypen sind nicht für diese Wellenlängen ausgelegt.

Da haben Sie es also! Optische Filter sind ein wirklich nützliches Werkzeug, mit dem wir bestimmte Lichtwellenlängen selektiv übertragen oder reflektieren können, um sie zu untersuchen oder zu manipulieren. Transmissionskurven helfen uns, diese Transmission bei verschiedenen Wellenlängen zu visualisieren, sodass wir den perfekten optischen Filter für verschiedene Anwendungen auswählen können.

Ob Sie Produktentwickler, Designer oder etwas ganz anderes sind, die Wahl des optischen Filters wirkt sich erheblich auf das Design und die Leistung Ihrer Anwendung aus.

Deshalb sind wir immer offen für ein Gespräch über die Anforderungen an Deckglas in Ihrer spezifischen Anwendung. Sie möchten mit uns in Kontakt treten? Dann klicken Sie gleich hier.

… Und vielen Dank fürs Mitlesen! Wenn Sie mehr über optische Filter erfahren möchten, können Sie weitere Artikel lesen, indem Sie direkt hier klicken.