¿Qué es un filtro espacial?
Un filtro espacial es un dispositivo utilizado para alterar o corregir aberraciones en salidas de fuente de luz coherentes. Las aberraciones son características indeseables en el haz de luz proyectado causado por una óptica mal hecha, sucia o dañada, a menudo caracterizada por anillos de luz débiles y concéntricos alrededor del haz central. El filtro espacial generalmente consiste en una lente colimadora que enfoca el haz de luz y lo pasa a través de una pequeña abertura. Esto permite que solo pase la parte deseada de la viga mientras se excluyen las aberraciones. Los filtros espaciales se usan comúnmente para eliminar imperfecciones de fuentes de luz de alta intensidad y precisión, como los láseres.
La integridad de las fuentes de luz de alta intensidad, finamente enfocadas o coherentes depende de una serie de elementos, siendo el más importante la calidad de la óptica utilizada en la generación del haz de luz. Cuestiones tales como estándares de producción deficientes, contaminación y daños de cualquier tipo pueden causar que la salida de luz desarrolle aberraciones o imperfecciones. Estos pueden afectar el haz de tal manera que ya no realiza su función prevista, particularmente en el caso de dispositivos de alta precisión como los láseres. Las aberraciones a menudo son visibles como anillos concéntricos difusos de luz más débil alrededor del haz de salida central.
Un método común para restaurar la fidelidad deseada de las salidas de luz es el uso de un filtro espacial. Estos dispositivos vuelven a enfocar la luz y filtran las partes indeseables del haz, dejando solo la salida original. Esto se logra enfocando el haz de luz usando una lente separada y dirigiéndolo hacia una placa de aluminio gruesa con una abertura muy pequeña, o agujero, en su superficie. El tamaño del orificio se calcula cuidadosamente para adaptarse a la longitud focal de las lentes utilizadas en el dispositivo, la longitud de onda del haz y la extensión de las imperfecciones presentes en el haz.
Este procedimiento bloquea efectivamente las porciones aberrantes presentes en el haz de luz, permitiendo que solo la porción deseada pase a través de la abertura. El procedimiento permite una fidelidad extremadamente alta en la salida de luz resultante. Sin embargo, el tamaño de la abertura del filtro espacial es crítico, y los pequeños errores de cálculo pueden tener un efecto adverso en el haz de salida. Si el orificio es demasiado pequeño, se puede experimentar una pérdida de potencia significativa, mientras que si es demasiado grande, se producirá un pequeño o nulo filtrado de aberración. En muchos dispositivos de filtro espacial disponibles comercialmente, las lentes objetivo de microscopio también se usan debido a su alta calidad inherente.