Un filtro dicroico , un filtro de película delgada o un filtro de interferencia es un filtro de color que se usa para pasar la luz de forma selectiva de una pequeña gama de colores mientras refleja otros colores. En comparación, los espejos dicroicos y los reflectores dicroicos tienden a caracterizarse por los colores de la luz que reflejan, en lugar de los colores por los que pasan.
Los filtros dicroicos pueden filtrar la luz de una fuente de luz blanca para producir luz que los humanos perciben como muy saturada en color. Estos filtros son populares en aplicaciones arquitectónicas [1] y teatrales .
Los reflectores dicroicos conocidos como espejos fríos se usan comúnmente detrás de una fuente de luz para reflejar la luz visible hacia adelante mientras permiten que la luz infrarroja invisible pase por la parte trasera del dispositivo. Tal disposición permite una iluminación intensa con menos calentamiento del objeto iluminado. Muchas lámparas halógenas de cuarzo tienen un reflector dicroico integrado para este propósito, originalmente diseñadas para su uso en proyectores de diapositivas para evitar derretir las diapositivas, pero ahora se utilizan ampliamente para iluminación interior de hogares y comerciales. Esto mejora la blancura al eliminar el exceso de rojo; sin embargo, presenta un grave peligro de incendio si se utiliza en luminarias empotradas o cerradas al permitir la entrada de radiación infrarroja en esas luminarias. Para estas aplicaciones se deben utilizar lámparas que no sean de haz frío ( ALU o Silverback ).
Teoría
Los filtros dicroicos utilizan el principio de interferencia de película delgada y producen colores de la misma manera que las películas de aceite en el agua. Cuando la luz incide en una película de aceite en ángulo, parte de la luz se refleja desde la superficie superior del aceite y parte se refleja desde la superficie inferior donde está en contacto con el agua. Debido a que la luz que se refleja en el fondo recorre un camino un poco más largo, algunas longitudes de onda de luz se ven reforzadas por este retraso, mientras que otras tienden a cancelarse, produciendo los colores que se ven.
En un espejo o filtro dicroico, en lugar de usar una película de aceite para producir la interferencia , se acumulan capas alternas de recubrimientos ópticos con diferentes índices de refracción sobre un sustrato de vidrio . Las interfaces entre las capas de diferente índice de refracción producen reflejos en fase, reforzando selectivamente ciertas longitudes de onda de luz e interfiriendo con otras longitudes de onda. Las capas se añaden normalmente mediante deposición al vacío . Controlando el grosor y el número de capas, la frecuencia de la banda de paso del filtro puede sintonizarse y hacerse tan ancha o estrecha como se desee. Debido a que las longitudes de onda no deseadas se reflejan en lugar de absorberse, los filtros dicroicos no absorben esta energía no deseada durante el funcionamiento y, por lo tanto, no se calientan tanto como el filtro convencional equivalente (que intenta absorber toda la energía excepto la de la banda de paso). (Consulte el interferómetro de Fabry-Pérot para obtener una descripción matemática del efecto).
Cuando la luz blanca se separa deliberadamente en varias bandas de color (por ejemplo, dentro de un proyector de vídeo en color o una cámara de televisión en color ), se utiliza en su lugar el prisma dicroico similar . Para las cámaras, sin embargo, ahora es más común tener una matriz de filtros de absorción para filtrar píxeles individuales en una sola matriz de CCD.
Aplicaciones
Las luminarias empotradas o cerradas que no son aptas para su uso con luces reflectoras dicroicas pueden identificarse con el símbolo IEC 60598 No Cool Beam.
En microscopía de fluorescencia , los filtros dicroicos se utilizan como divisores de haz para dirigir la iluminación de una frecuencia de excitación hacia la muestra y luego a un analizador para rechazar esa misma frecuencia de excitación pero pasar una frecuencia de emisión particular.
Algunos proyectores LCD utilizan filtros dicroicos en lugar de prismas para dividir la luz blanca de la lámpara en tres colores antes de pasarla a través de las tres unidades LCD.
Los proyectores DLP más antiguos generalmente transmiten una fuente de luz blanca a través de una rueda de color que utiliza filtros dicroicos para cambiar rápidamente los colores enviados a través del dispositivo de microespejos digitales (monocromáticos) . Los proyectores más nuevos pueden utilizar fuentes de luz láser o LED para emitir directamente las longitudes de onda de luz deseadas.
Se utilizan como separadores de armónicos láser . Separa los diversos componentes armónicos de los sistemas láser de frecuencia duplicada mediante reflexión y transmisión espectral selectiva.
Los filtros dicroicos también se utilizan para crear gobos para productos de iluminación de alta potencia. Las imágenes se crean superponiendo hasta cuatro filtros dicroicos de colores.
Los cabezales de color de la ampliadora fotográfica utilizan filtros dicroicos para ajustar el balance de color en la impresión.
Ventajas
Los filtros dicroicos tienen una vida mucho más larga que los filtros convencionales; el color es intrínseco en la construcción de las capas microscópicas duras y no puede "decolorarse" durante la vida útil del filtro (a diferencia de, por ejemplo, los filtros de gel). Pueden fabricarse para pasar cualquier frecuencia de banda de paso y bloquear una cantidad seleccionada de frecuencias de banda de supresión . Debido a que la luz en la banda de detención se refleja en lugar de absorberse, el filtro dicroico se calienta mucho menos que con los filtros convencionales. Los dicroicos son capaces de alcanzar umbrales de daño láser extremadamente altos y se utilizan para todos los espejos del láser más poderoso del mundo, la Instalación Nacional de Ignición .
Otros usos
Las joyas de vidrio artístico se fabrican ocasionalmente para comportarse como un filtro dicroico. Debido a que la longitud de onda de la luz seleccionada por el filtro varía con el ángulo de incidencia de la luz, tales joyas a menudo tienen un efecto iridiscente , cambiando de color a medida que los pendientes (por ejemplo) se balancean. Otra aplicación interesante de los filtros dicroicos es el filtrado espacial . [2]
Con una técnica con licencia de Infitec , Dolby Labs utiliza filtros dicroicos para proyectar películas en 3D . La lente izquierda de las gafas Dolby 3D transmite bandas estrechas específicas de frecuencias rojas, verdes y azules, mientras que la lente derecha transmite un conjunto diferente de frecuencias rojas, verdes y azules. El proyector utiliza filtros coincidentes para mostrar las imágenes destinadas a los ojos izquierdo y derecho. [3]
Los filtros dicroicos de paso largo aplicados a la iluminación ordinaria pueden evitar que atraiga insectos. En algunos casos, dichos filtros pueden evitar la atracción de otros animales salvajes, reduciendo el impacto ambiental adverso. [4]
Ver también
- Gel de color
- Espejo dieléctrico
- Filtro (óptica)
- Disco versátil holográfico
- Óptica de película fina
Referencias
- ^ "La ópera de Copenhague" . Archivado desde el original el 10 de mayo de 2009 . Consultado el 4 de septiembre de 2009 .
- ^ Letras de óptica
- ^ Shankland, Stephen (9 de octubre de 2007). "Dolby apuesta por la tecnología de películas en 3D" . CNET . CBS Interactive . Archivado desde el original el 24 de febrero de 2012 . Consultado el 8 de diciembre de 2016 .
- ^ Witherington, Blair E .; Martin, R. Erik (2003). "Comprensión, evaluación y resolución de problemas de contaminación lumínica en las playas de anidación de tortugas marinas" (PDF) . Informe técnico TR-2 del Instituto de Investigación Marina de Florida (3ª ed.). Comisión de Conservación de Vida Silvestre y Pesca de Florida: 23. ISSN 1092-194X .
Otras lecturas
- MacLeod, H. Angus (2010). Filtros ópticos de película fina (4ª ed.). Taylor y Francis. ISBN 978-1420073027.
- Moreno, Ivan; Araiza, JJ; Avendano-Alejo, M (2005). "Filtros espaciales de película fina". Letras de óptica . 30 (8): 914–6. Código Bibliográfico : 2005OptL ... 30..914M . doi : 10.1364 / OL.30.000914 . PMID 15865397 .