Kaj je prostorski filter?

Prostorski filter je naprava, ki se uporablja za spreminjanje ali popravljanje aberacij pri koherentnih izhodih svetlobnega vira. Aberacije so nezaželene lastnosti v projiciranem svetlobnem snopu, ki jih povzroča slabo izdelana, umazana ali poškodovana optika, za katere so pogosto značilni šibki koncentrični svetlobni obroči okoli osrednjega žarka. Prostorski filter je običajno sestavljen iz kolimatorske leče, ki fokusira žarek svetlobe in ga prehaja skozi majhno odprtino. To omogoča prehod le želenega dela žarka, hkrati pa izključuje aberacije. Prostorski filtri se običajno uporabljajo za odstranjevanje pomanjkljivosti iz visoko intenzivnih, natančnih virov svetlobe, kot so laserji.

Celovitost visokointenzivnih, fino fokusiranih ali koherentnih svetlobnih virov je odvisna od številnih elementov, najpomembnejši pa je kakovost optike, ki se uporablja pri ustvarjanju svetlobnega snopa. Težave, kot so slabi proizvodni standardi, kontaminacija in kakršna koli poškodba, lahko povzročijo nepravilnosti ali nepopolnosti pri svetlobnem izhodu. Ti lahko vplivajo na žarek v tolikšni meri, da ne opravlja več svoje predvidene funkcije, zlasti v primeru visoko natančnih naprav, kot so laserji. Aberacije so pogosto vidne kot mehki, koncentrični obroči šibkejše svetlobe okoli osrednjega izhodnega žarka.

Pogosta metoda za ponovno vzpostavitev želene zvestobe svetlobnih izhodov je uporaba prostorskega filtra. Te naprave ponovno osredotočijo svetlobo in filtrirajo neželene dele žarka, pri čemer ostanejo samo izvirni izhod. To dosežemo z fokusiranjem svetlobnega žarka z uporabo ločene leče in usmerjanjem na debelo folijsko ploščo z zelo majhno odprtino ali luknjo na njeni površini. Velikost luknje je natančno izračunana tako, da ustreza goriščni razdalji leč, uporabljenih v napravi, valovni dolžini žarka in obsegu pomanjkljivosti, ki so prisotne v žarku.

Ta postopek učinkovito blokira aberantne dele, ki so prisotni v svetlobnem snopu, in omogoči, da le želeni del preide skozi odprtino. Postopek omogoča izjemno visoko zvestobo rezultatske svetlobne moči. Vendar pa je velikost odprtine prostorskega filtra kritična in majhni napačni izračuni lahko negativno vplivajo na izhodni žarek. Če je luknja premajhna, lahko pride do znatne izgube moči, če je prevelika, pa do filtriranja aberacije malo ali brez. V številnih komercialno dostopnih prostorskih filtrirnih napravah se leče mikroskopskega objektiva uporabljajo tudi zaradi njihove visoke kakovosti.