Réponse rapide

La densité optique (DO) est une manière logarithmique d'exprimer l'atténuation : la transmission équivaut à 10 élevé à la DO négative. Ainsi, une DO de 1 laisse passer 10 %, une DO de 2 laisse passer 1 % et une DO de 3 laisse passer 0.1 %. Commencez par déterminer la transmission exacte dont vous avez besoin, convertissez-la en DO, puis choisissez un filtre dont la densité nominale correspond à cette valeur ou la dépasse légèrement. Pour les applications à large bande, un filtre ND en silice fondue à revêtement métallique offre une atténuation uniforme sans les décalages spectraux du verre absorbant.

Les mathématiques derrière la densité optique

La densité optique est définie comme DO = -log10(T), où T est la fraction de lumière transmise. Cette échelle logarithmique est pratique car chaque unité entière de DO représente une réduction d'un facteur dix de l'intensité. Par exemple, une DO de 0.3 transmet environ 50 %, une DO de 1 transmet 10 %, une DO de 2 transmet 1 % et une DO de 3 transmet 0.1 %. Dans l'autre sens, T = 10^(-DO). La relation est exacte et indépendante de la longueur d'onde, c'est pourquoi la DO est utilisée en photonique, en photographie et pour la sécurité laser.

Une erreur courante consiste à confondre la DO avec le pourcentage de transmission ou à supposer que les valeurs de DO s'additionnent linéairement. En réalité, empiler deux filtres de DO 1 et de DO 2 donne une DO combinée de 3 (transmission de 0.1 %), car les transmissions se multiplient : 0.1 × 0.01 = 0.001. Lorsque vous avez besoin d'une atténuation précise, calculez le produit des transmissions plutôt que d'additionner directement les nombres de DO, bien que l'addition des DO soit un raccourci utile lorsque les filtres sont identiques.

La densité optique par rapport à la transmission est une source fréquente de confusion. Rappelez-vous qu’une DO élevée signifie une faible transmission. Si une spécification indique 'DO 4', cela correspond à 0.01% de transmission—souvent utilisé pour la sécurité laser ou le blocage de la lumière parasite. Vérifiez toujours si la DO d’un filtre est spécifiée à une longueur d’onde particulière ou moyennée sur une plage, car les filtres métalliques et absorbants se comportent différemment sur le spectre.

Choisir entre les filtres ND métalliques et absorbants

Les filtres à densité neutre métalliques utilisent un mince film d'alliage métallique, tel que l'Inconel, sur un substrat. Ils offrent une atténuation uniforme sur une large gamme spectrale, de l'ultraviolet à l'infrarouge, car le métal absorbe et réfléchit de manière large plutôt que de dépendre d'une absorption dépendante de la longueur d'onde. Esco Optics propose des filtres à revêtement métallique sur verre de silice fondue ou N-BK7 ; la silice fondue étend la transmission plus profondément dans l'UV et supporte des températures plus élevées que le N-BK7.

Les filtres en verre absorbant (non proposés par Esco Optics) sont souvent utilisés en photographie car ils sont peu coûteux, mais ils peuvent introduire des décalages de couleur et peuvent ne pas être vraiment neutres sur un large spectre. Pour les applications laser, les filtres ND métalliques sont généralement préférés car ils sont plus résistants aux dommages causés par le laser et maintiennent leur densité au fil du temps. L'inconvénient est que les filtres métalliques réfléchissent une partie importante de la lumière bloquée, ce qui peut provoquer des réflexions arrière ; vous devrez peut-être incliner légèrement le filtre ou utiliser un piège à faisceau.

Lors du choix d'un filtre ND métallique, vérifiez le matériau du substrat. La silice fondue est idéale pour les applications UV ou à haute puissance, tandis que N-BK7 est un choix économique pour le travail en lumière visible. Les filtres à revêtement métallique d'Esco sont disponibles avec des densités nominales de 0.1 à 4.0, et vous pouvez choisir le matériau et la densité en option. Assurez-vous toujours que l'ouverture claire et l'épaisseur du filtre correspondent à votre monture, et déterminez si vous avez besoin d'un filtre monté ou non monté.

Étape par étape : comment calculer et sélectionner un filtre ND

  1. Définissez votre transmission requise : Déterminez la fraction exacte de lumière que vous devez laisser passer. Par exemple, si vous souhaitez réduire un faisceau de 100 mW à 1 mW, vous avez besoin de T = 0.01 (1%). Notez ce nombre avant de regarder les filtres. Point de contrôle : travaillez-vous en pourcentage de transmission ou en densité optique ? Convertissez d'abord en transmission pour éviter toute confusion.
  2. Convertissez la transmission en densité optique : Utilisez la formule OD = -log10(T). Pour T = 0.01, OD = 2. Pour T = 0.5, OD = 0.3. Si vous avez besoin d'une valeur non standard, calculez-la avec précision plutôt que de l'arrondir au nombre entier le plus proche. Erreur à éviter : supposer que la DO et la transmission sont liées linéairement. Elles sont logarithmiques, donc de petites variations de DO peuvent entraîner de grandes différences de transmission.
  3. Correspondance avec les densités nominales disponibles : Les filtres ND métalliques d'Esco Optics sont disponibles dans des densités nominales telles que 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.3, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 et 4.0. Choisissez la densité la plus proche de votre DO calculée. Si la transmission exacte est cruciale, vous pouvez empiler deux filtres pour affiner la DO totale. Point de contrôle : Vérifiez la tolérance OD spécifiée du filtre—la densité nominale peut varier de ±5% ou plus.
  4. Choisissez le matériau du substrat : Sélectionnez la silice fondue pour l'UV (en dessous de 400 nm) ou pour une utilisation avec laser de haute puissance, et N-BK7 pour les applications en lumière visible où le coût est une priorité. Les filtres ND métalliques d'Esco sont disponibles avec l'un ou l'autre substrat. Erreur à éviter : utiliser N-BK7 pour un travail UV—il absorbe en dessous de 350 nm et peut fluorescer, dégradant les performances.
  5. Vérifiez la taille et le montage : Vérifiez le diamètre et l'épaisseur du filtre par rapport à votre support optique. Esco propose des tailles standard ; si vous avez besoin d'une taille personnalisée, contactez le fabricant. Assurez-vous que l'ouverture claire est suffisamment grande pour votre faisceau. Point de contrôle : Laissez une marge—si votre faisceau fait 20 mm, un filtre de 25 mm ne laisse que 2.5 mm de dégagement par côté.
  6. Testez et confirmez l'atténuation : Après l'installation du filtre, mesurez la puissance transmise réelle avec un détecteur calibré. Les facteurs environnementaux, l'angle d'incidence et la polarisation du faisceau peuvent affecter les performances. Ajustez si nécessaire en inclinant le filtre ou en choisissant une densité différente. Erreur à éviter : supposer que le filtre fonctionnera exactement comme spécifié — vérifiez toujours dans votre configuration réelle.

Caractéristiques du produit

  • Filtres, métalliques, revêtus, à densité neutre, silice fondue: Les filtres à densité neutre à revêtement métallique utilisent un substrat en silice fondue avec un revêtement de précision en Inconel qui assure une atténuation uniforme sur une large gamme spectrale. La silice fondue offre une meilleure transmission UV et une meilleure stabilité thermique que le N-BK7, ce qui rend ce filtre adapté aux applications à large bande ou à haute puissance où une densité constante est essentielle.
  • Miroirs plans en silice fondue de qualité précision, aluminium amélioré UV: Les miroirs plans en silice fondue de qualité précision avec revêtement aluminium amélioré UV offrent un Ravg > 90% de 250 à 450 nm et sont polis avec une précision de surface de 1/10 onde et une qualité de surface de 40/20 rayures/particules sur une ouverture de 85%. Si votre montage nécessite de diriger le faisceau atténué, ces miroirs maintiennent la qualité du front d'onde et la réflectivité UV, complétant un filtre ND métallique dans un chemin laser.