Laditelný filtr z tekutých krystalů - Liquid crystal tunable filter

LCTF kolem roku 2014 s integrovanými obvody pro řízení a napájení (vlevo) nebo starší model se samostatnou skříňkou elektroniky a silným stíněným kabelem (vpravo).

Laditelný filtr z tekutých krystalů ( LCTF ) je optický filtr, který používá elektronicky řízené prvky z tekutých krystalů (LC) k přenosu volitelné vlnové délky světla a vylučuje ostatní. Základní pracovní princip je často založen na Lyotově filtru, ale lze použít i mnoho dalších provedení. Hlavní rozdíl oproti původnímu filtru Lyot spočívá v tom, že desky s pevnou vlnou jsou nahrazeny přepínatelnými deskami s vlnovými krystaly.

Optické systémy

LCTF jsou známé tím, že umožňují vysokou kvalitu obrazu a umožňují relativně snadnou integraci s ohledem na design optického systému a softwarové ovládání, ale mají nižší špičkové hodnoty přenosu ve srovnání s konvenčními optickými filtry s pevnou vlnovou délkou v důsledku použití více polarizačních prvků. To lze v některých případech zmírnit použitím širších návrhů pásmové propusti , protože širší pásmová propust má za následek více světla procházejícího filtrem. Některé LCTF jsou navrženy k naladění na omezený počet pevných vlnových délek, jako je červená, zelená a modrá ( RGB ) barva, zatímco jiné lze ladit v malých krocích na širokou škálu vlnových délek, jako je viditelné nebo blízké infračervené spektrum od 400 na současný limit 2450 nm. Rychlost ladění LCTF se liší podle výrobce a designu, ale je obecně několik desítek milisekund, hlavně určována rychlostí přepínání prvků z tekutých krystalů. Vyšší teploty mohou snížit dobu přechodu molekul materiálu z tekutých krystalů, aby se vyrovnaly, a aby se filtr naladil na určitou vlnovou délku. Nižší teploty zvyšují viskozitu materiálu z tekutých krystalů a zvyšují dobu ladění filtru z jedné vlnové délky na druhou.

Nedávné pokroky v miniaturizovaných elektronických obvodech budiče snížily požadavky na velikost krytů LCTF, aniž by byly obětovány velké velikosti pracovních otvorů. Nové materiály navíc umožnily rozšíření rozsahu účinných vlnových délek na 2 450 nm.

Zobrazování

LCTF se často používají v multispektrálních zobrazovacích nebo hyperspektrálních zobrazovacích systémech kvůli jejich vysoké kvalitě obrazu a rychlému ladění v širokém spektrálním rozsahu. V optických provedeních lze použít více LCTF v samostatných zobrazovacích drahách, když požadovaný rozsah vlnových délek překračuje možnosti jednoho filtru, například v astronomických aplikacích.


LCTF byly použity pro letecké zobrazování. Jejich nízká hmotnost a nízké požadavky na výkon z nich činí dobré kandidáty pro aplikace dálkového průzkumu Země. Lze je nalézt integrované do kompaktních, ale vysoce výkonných vědeckých digitálních zobrazovacích kamer a také do průmyslových a vojenských nástrojů (multispektrální a barevné zobrazovací systémy s vysokým rozlišením ). LCTF mohou mít dlouhou životnost, obvykle mnoho let. Faktory prostředí, které mohou způsobit degradaci filtrů, jsou dlouhodobé vystavení vysokému teplu a vlhkosti, tepelným a / nebo mechanickým nárazům (většina, ale ne všechny, LCTF využívají jako hlavní základní materiál sklo) a dlouhodobé vystavení vysoké fotonické energii, například jako ultrafialové světlo, které může fotobělit některé materiály použité ke konstrukci filtrů.

Akusto opticky laditelný filtr

Dalším typem polovodičového laditelného filtru je akustooptický laditelný filtr (AOTF), založený na principech akustooptického modulátoru . Ve srovnání s LCTF mají AOTF mnohem vyšší rychlost ladění (mikrosekundy oproti milisekundám) a širší rozsahy vlnových délek. Protože se však při difrakci a posunu frekvence světla spoléhají na akusticko-optický účinek zvukových vln, je kvalita obrazu poměrně špatná a požadavky na optický design jsou přísnější. LCTF jsou skutečně schopné difrakčně omezeného zobrazování na zobrazovací snímače s vysokým rozlišením. AOTF mají menší clony a mají užší specifikace úhlu přijetí ve srovnání s LCTF, které mohou mít pracovní velikost clony až 35 mm a mohou být umístěny do pozic, kde světelné paprsky procházejí filtrem v úhlech přes 7 stupňů od normálu.

Viz také

Reference