جوهر مرشح مزدوج اللون هو طلاء معقد متعدد الطبقات يتم تطبيقه على ركيزة زجاجية. يتكون هذا الطلاء من طبقات متعددة متناوبة من المواد ذات مؤشرات انكسار مختلفة (على سبيل المثال، ثاني أكسيد التيتانيوم وثاني أكسيد السيليكون).
1. التداخل البناء والهدام: عندما يضرب الضوء هذه الطبقات، ينعكس بعض منه على كل واجهة بين الطبقات المختلفة. يتم التحكم بدقة في سمك كل طبقة ليكون ربع أو نصف الطول الموجي للضوء المستهدف.
2. اختيار الطول الموجي: بالنسبة لطول موجي محدد، تكون موجات الضوء العديدة المنعكسة في طور (تداخل بناء)، مما يؤدي إلى انعكاس قوي. بالنسبة للأطوال الموجية الأخرى، تكون الموجات خارج الطور (التداخل المدمر) وتلغي بعضها البعض، مما يسمح لتلك الأطوال الموجية بالانتقال عبر المرشح.
3. النتيجة: تخلق هذه العملية قطعًا حادًا للغاية بين النطاقات المرسلة والنطاقات المنعكسة، والتي يمكن هندستها وفقًا لمواصفات دقيقة. والنتيجة هي مرشح يعمل كمرآة لبعض الألوان وكنافذة للآخرين.
الخصائص الرئيسية
· كفاءة عالية: تعكس وتنقل الضوء بأقل قدر من الامتصاص، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الطاقة العالية (مثل الليزر) حيث يمكن أن تسبب الطاقة الممتصة ضررًا حراريًا.
· القطع/القطع الحاد: يعتبر الانتقال بين النطاقات المرسلة والمنعكسة حادًا ودقيقًا للغاية مقارنة بالمرشحات الامتصاصية.
· حساسية الزاوية: أداء مرشح مزدوج اللون حساس لزاوية الضوء الساقط. سيؤدي تغيير الزاوية إلى تغيير الأطوال الموجية المحددة التي يتم إرسالها وانعكاسها. يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار بعناية عند تصميم النظام البصري.
· المتانة: عادة ما تكون طبقات الطلاء الرقيقة صلبة ومستقرة للغاية، على الرغم من أنها تتطلب معالجة دقيقة لتجنب الخدوش.
أنواع المرشحات ثنائية اللون
يتم تسميتها عادةً بناءً على وظيفتها الأساسية:
1. مرشح Longpass Dichroic: ينقل أطوال موجية أطول ويعكس الأطوال الموجية الأقصر.
· مثال: في المجهر الفلوري، يعكس الضوء الأزرق ذو الطول الموجي القصير (لإثارة العينة) وينقل الفلورة الخضراء ذات الطول الموجي الأطول المنبعثة من العينة.
2. مرشح Shortpass Dichroic: ينقل أطوال موجية أقصر ويعكس الأطوال الموجية الأطول.
· مثال: يمكن استخدامه لدمج أشعة الليزر ذات الألوان المختلفة.
3. مقسم الأشعة/المرآة مزدوج اللون: هذا مصطلح شائع جدًا، وغالبًا ما يستخدم بالتبادل مع "مرشح مزدوج اللون". وهو يسلط الضوء على وجه التحديد على وظيفة الجهاز المتمثلة في تقسيم شعاع الضوء إلى شعاعين مختلفين طيفيًا.
التطبيقات المشتركة
تعد المرشحات ثنائية اللون مكونات أساسية في العديد من الأنظمة البصرية المتقدمة:
· المجهر الفلوري والاستشعار الحيوي: هذا تطبيق كلاسيكي. المرآة ثنائية اللون هي المكون الأساسي لمكعب المرشح. إنه يوجه ضوء الإثارة ذو الطول الموجي القصير نحو العينة ولكنه يسمح للفلورة المنبعثة ذات الطول الموجي الأطول بالمرور إلى الكاشف.
· أنظمة الليزر: للجمع (على سبيل المثال، في أجهزة عرض الليزر RGB) أو فصل أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية المختلفة. إن امتصاصهم المنخفض أمر بالغ الأهمية هنا.
· معدات التصوير الفوتوغرافي والإضاءة: للتحكم بدقة في لون الضوء في الإضاءة المسرحية المتطورة (مثل أضواء DJ وأضواء المسرح) والكاميرات العلمية.
· التحليل الطيفي: لتوجيه نطاقات ذات أطوال موجية محددة إلى أجهزة كشف مختلفة.
· الإلكترونيات الاستهلاكية: في بصريات بعض أنظمة العرض (DLP، LCoS) لفصل وإعادة تجميع الضوء الأحمر والأخضر والأزرق.
مقارنة مع المرشحات الامتصاصية
ميزة مرشح مزدوج اللون مرشح امتصاصي (على سبيل المثال، الزجاج الملون)
مبدأ التشغيل امتصاص الضوء للتداخل مع الأغشية الرقيقة
توليد الحرارة منخفض جدًا (حد أدنى من الامتصاص) مرتفع (يمتص الضوء غير المرغوب فيه على شكل حرارة)
الحدة المقطوعة حادة جدًا وتدريجية
الكفاءة عالية جدًا منخفضة (يتم فقدان الضوء الممتص)
المتانة: يمكن خدش الطلاء. المواد السائبة أكثر قوة
باختصار، المرشح مزدوج اللون هو جهاز بصري متطور يستخدم تقنية الطلاء النانوي لفصل الضوء حسب الطول الموجي بدقة وكفاءة عالية. إنها أداة لا غنى عنها في مجالات تتراوح من البحث العلمي إلى الإضاءة الترفيهية.
الآن الاتصال