Resposta rápida

A densidade ótica (DO) é uma forma logarítmica de expressar a atenuação: a transmitância equivale a 10 elevado à DO negativa, pelo que uma DO de 1 deixa passar 10%, uma DO de 2 deixa passar 1% e uma DO de 3 deixa passar 0.1%. Comece por decidir a transmitância exata de que necessita, converta-a em DO e, em seguida, escolha um filtro cuja densidade nominal corresponda ou exceda ligeiramente esse valor. Para trabalhos de banda larga, um filtro ND de sílica fundida com revestimento metálico oferece atenuação uniforme sem os desvios espectrais do vidro absorvente.

A matemática por trás da densidade ótica

A densidade ótica é definida como DO = -log10(T), em que T é a fração de luz transmitida. Esta escala logarítmica é conveniente porque cada unidade inteira de DO representa uma redução de dez vezes na intensidade. Por exemplo, DO 0.3 transmite cerca de 50%, DO 1 transmite 10%, DO 2 transmite 1% e DO 3 transmite 0.1%. No sentido inverso, T = 10^(-DO). A relação é exata e independente do comprimento de onda, razão pela qual a DO é utilizada em fotónica, fotografia e segurança laser.

Um erro comum é confundir DO com percentagem de transmissão ou assumir que os valores de DO se somam linearmente. Na realidade, empilhar dois filtros com DO 1 e DO 2 resulta numa DO combinada de 3 (transmissão de 0.1%), porque as transmissões se multiplicam: 0.1 × 0.01 = 0.001. Quando precisar de uma atenuação precisa, calcule o produto das transmissões em vez de somar diretamente os números de DO—embora somar as DO seja um atalho útil quando os filtros são idênticos.

A densidade ótica versus transmissão é um ponto frequente de confusão. Lembre-se de que uma DO elevada significa baixa transmissão. Se uma especificação indicar 'DO 4', isso corresponde a 0.01% de transmissão—frequentemente utilizada para segurança laser ou bloqueio de luz parasita. Verifique sempre se a DO de um filtro é especificada num determinado comprimento de onda ou calculada como média numa gama, porque os filtros metálicos e os absorventes comportam-se de forma diferente ao longo do espetro.

Escolha entre filtros ND metálicos e absorventes

Os filtros de densidade neutra metálicos utilizam uma fina película de liga metálica, como Inconel, sobre um substrato. Proporcionam uma atenuação uniforme numa ampla gama espectral, desde o ultravioleta ao infravermelho, porque o metal absorve e reflete de forma ampla, em vez de depender de absorção dependente do comprimento de onda. A Esco Optics oferece filtros com revestimento metálico em vidro de sílica fundida ou N-BK7; a sílica fundida estende a transmissão mais profundamente no UV e suporta temperaturas mais elevadas do que o N-BK7.

Os filtros de vidro absorvente (não oferecidos pela Esco Optics) são frequentemente usados em fotografia porque são baratos, mas podem introduzir desvios de cor e podem não ser verdadeiramente neutros num amplo espetro. Para aplicações laser, os filtros ND metálicos são geralmente preferidos porque são mais resistentes a danos causados pelo laser e mantêm a sua densidade ao longo do tempo. A contrapartida é que os filtros metálicos refletem uma parte significativa da luz bloqueada, o que pode causar reflexos de retorno; pode ser necessário inclinar ligeiramente o filtro ou usar um absorvedor de feixe.

Ao selecionar um filtro ND metálico, verifique o material do substrato. A sílica fundida é ideal para aplicações UV ou de alta potência, enquanto N-BK7 é uma opção económica para trabalhos com luz visível. Os filtros com revestimento metálico da Esco estão disponíveis com densidades nominais de 0.1 a 4.0, e pode escolher o material e a densidade como opções. Certifique-se sempre de que a abertura clara e a espessura do filtro se ajustam ao seu suporte e considere se necessita de um filtro montado ou não montado.

Passo a passo: como calcular e selecionar um filtro ND

  1. Defina a sua transmissão necessária: Determine a fração exata de luz que precisa de passar. Por exemplo, se quiser reduzir um feixe de 100 mW para 1 mW, precisa de T = 0.01 (1%). Anote este número antes de olhar para os filtros. Ponto de verificação: está a trabalhar em percentagem de transmissão ou em densidade ótica? Converta primeiro para transmissão para evitar confusão.
  2. Converta a transmissão em densidade ótica: Use a fórmula OD = -log10(T). Para T = 0.01, OD = 2. Para T = 0.5, OD = 0.3. Se precisar de um valor não padrão, calcule-o com precisão em vez de arredondar para o número inteiro mais próximo. Erro a evitar: assumir que a DO e a transmissão estão linearmente relacionadas. São logarítmicas, pelo que pequenas alterações na DO podem significar grandes diferenças na transmissão.
  3. Corresponder às densidades nominais disponíveis: Os filtros ND metálicos da Esco Optics estão disponíveis em densidades nominais como 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 e 4.0. Escolha a densidade mais próxima da sua DO calculada. Se a transmissão exata for crítica, pode empilhar dois filtros para ajustar a DO total. Ponto de verificação: Verifique a tolerância OD especificada do filtro—a densidade nominal pode variar em ±5% ou mais.
  4. Escolha o material do substrato: Selecione sílica fundida para UV (abaixo de 400 nm) ou para uso com laser de alta potência, e N-BK7 para aplicações de luz visível onde o custo é uma prioridade. Os filtros ND metálicos da Esco estão disponíveis com qualquer um dos substratos. Erro a evitar: usar N-BK7 para trabalho UV—absorve abaixo de 350 nm e pode fluorescer, degradando o desempenho.
  5. Verifique o tamanho e a montagem: Verifique o diâmetro e a espessura do filtro em relação ao seu suporte ótico. A Esco oferece tamanhos padrão; se precisar de um tamanho personalizado, contacte o fabricante. Certifique-se de que a abertura clara é suficientemente grande para o seu feixe. Ponto de verificação: Deixe uma margem—se o seu feixe tiver 20 mm, um filtro de 25 mm dá apenas 2.5 mm de folga por lado.
  6. Teste e confirme a atenuação: Após instalar o filtro, meça a potência transmitida real com um detetor calibrado. Fatores ambientais, ângulo de incidência e polarização do feixe podem afetar o desempenho. Ajuste conforme necessário inclinando o filtro ou selecionando uma densidade diferente. Erro a evitar: assumir que o filtro funcionará exatamente como especificado—verifique sempre na sua configuração real.

Dados do produto

  • Filtros, metálicos, revestidos, de densidade neutra, sílica fundida: Os filtros de densidade neutra com revestimento metálico utilizam um substrato de sílica fundida com um revestimento de precisão de Inconel que proporciona uma atenuação uniforme numa vasta gama espetral. A sílica fundida oferece melhor transmissão UV e estabilidade térmica do que o N-BK7, tornando este filtro adequado para aplicações de banda larga ou de alta potência onde a densidade consistente é crítica.
  • Espelhos planos de sílica fundida de qualidade de precisão, alumínio melhorado UV: Os espelhos planos de sílica fundida de qualidade de precisão com revestimento de alumínio melhorado UV fornecem um Ravg > 90% de 250-450 nm e são polidos para uma precisão de superfície de 1/10 ondas e uma qualidade de superfície de 40/20 riscos/partículas sobre uma abertura de 85%. Se a sua configuração exigir o direcionamento do feixe atenuado, estes espelhos mantêm a qualidade da frente de onda e a refletividade UV, complementando um filtro ND metálico num percurso laser.