Filtre optique : guide d’achat

La lumière est une radiation électro-magnétique, cette radiation peut être décomposée en différentes longueurs d’ondes des UV (longueurs d’ondes courtes) aux IR (longueurs d’ondes plus grandes). Pour chaque faisceau de lumière il est donc possible de le décomposer en différents faisceaux de longueur d’onde spécifiques. Ci-dessous vous trouverez des informations sur les filtres optiques et comment il peuvent être utilisés pour le contrôle des flux de lumière.

Qu’est ce qu’un filtre optique ?

Un filtre optique est un élément optique qui réduit le faisceau incident en un faisceau de plus faible intensité sur un spectre égal ou inférieur. Un filtre optique peut également agir sur la polarization de la lumière.

Attention : Un filtre optiques est souvent défini avec un angle d’incidence (AOI),  l’utilisation du filtre à un angle différent peu modifier la valeur de bord de quelques nm.

Quels sont les différents types de filtres optiques ?

Ci-dessous vous trouverez la présentation avec des détails spécifiques des filtres optiques les plus communs disponibles sur le marché.

Filtre passe-bande

Les filtres passe-bande sont utilisée pour laisser passer uniquement une partie du signal défini entre deux longueurs d’ondes.  Le signal à l’intérieur de la bande à habituellement un transmission élevée de l’ordre de 90% quand au signal en dehors de la bande il sera atténué par un facteur 10^4 (OD4) à un facteur de 10^10 (OD10).

Les facteurs importants dans le choix d’un filtre passe-bande sont la tolérance de la longueur d’onde centrale qui défini où la bande passante va être située ainsi que la largeur à mi-hauteur de la bande passante (FWHM) qui défini la taille de cette bande passante.  La largeur à mi-hauteur dépend de la valeur de longueur d’onde nominale et peut descendre jusqu’à 1nm, mais les valeurs plus communes sont de l’ordre de dizaines de nanomètres.

Définition des acronymes utilisés:

Les acronymes dans la définition des filtres sont majoritairement tirés de l’anglais :

• FWHM : FULL WIDTH at HALF MAXIMUM,  largeur du spectre de transmission entre les deux valeurs de transmission correspondantes à la moitié de la transmission maximum.
• CWL : CENTER WAVELENGTH,  longueur d’onde centrale, ou longueur d’onde nominale pour un filtre, qui correspond à la longueur d’onde centrale du pic de transmission qui est souvent de forme gaussienne.
• Tavg : Transmission moyenne ou Tmoy

Filtre passe-long & Filtre passe-court

Les filtres passe-long et passe court permettent respectivement de bloquer la transmission avant ou après une longueur d’onde spécifique.  Par exemple, si vous avec un filtre passe-long de 850nm, tous les signaux avec une longueur d’onde plus faible que 850nm (incluant le visible et la lumière UV) ne passerons pas à travers du filtre, alors que les longueurs d’ondes plus élevées, elles seront transmises.

Les points clés pour un filtre passe-long ou passe-court :

• Valeur de transmission avec ou après la longueur d’onde de coupure.
• OD de la partie coupée (exprimé en densité optique)
• Pente de coupure, normalement plus faible que 5%. Elle est définie comme la pente entre la valeur de longueur d’onde à mi-hauteur et la longueur d’onde avec une transmission de 1/10^4 de la transmission maximum.
• Tolérance de coupure :  position de la longueur d’onde à 50% de la valeur maximum de transmission. Habituellement quelques nm, quelques nm en fonction de la valeur de longueur d’onde.

Dénomination des filtres passe-long et passe-court :  La nomination comprend habituellement les lettres L & S pour « Long » and « Short » en anglais avec ensuite une valeur. La valeur est la longueur d’onde nominale de coupur à 50% du pic de transmission.

Filtre coupe-bande

Aussi appelés « Notch filters », ils peuvent être défini comme l’opposé des filtres passe-bande. Ils bloquent uniquement une étroite bande de longueurs d’ondes en n’affectant pratiquement pas les autres longueurs d’ondes.

Miroirs chauds et miroirs froids

Les miroirs chauds sont des miroirs passe-court qui transmettent le visible et reflètent les IR.

Les miroirs froids sont des miroirs passe-long qui reflètent le visible et transmettent les IR.

Filtres en verre coloré

Les filtres en verre colorés ou teintés dans la masse sont directement fabriqué avec une couleur et une capacité de filtration.  Des traitements complémentaires peuvent être effectués pour en améliorer les propriétés optiques, ils peuvent également être mis à forme : rond, carré, forme libre en fonction des besoins.

Il y a beaucoup de fournisseur de ces verres sur le marché et donc beaucoup de références de courbes de transmission. Il est recommandé de se référer aux catalogues des fabricants pour recherche les spécifications les plus proches de son besoin

Filtres dichroïques

Filtres optiques utilisés pour séparer des couleurs d’un signal.  Ils peuvent être trouvé en rouge, vert, cyan, jaune, bleu et magenta.

Filtres DN

Les filtres DN (ou ND en anglais) sont des filtres de densité neutre. Les filtres à densité neutre vont permettre une réduction globale de l’intensité de transmission d’un signal sans impacter les intensités relatives de chaque longueur d’onde.  Un filtre à densité neutre et défini par sa valeur de densité optique.

Un filtre DN0.3 attenue l’intensité d’un signal d’un ratio de 10^0.3 donc de moitié, alors qu’un DN1 atténuera le signal d’un facteur 10.

Diviseur de faisceau

Aussi appelé, séparateur d’onde, ils sont utilisés pour séparer selon un ratio défini un signal en deux signal distincts en général en fonction de leur polarisation. Ils peuvent être réalisés en cubes en collant deux prismes triangulaires sur leur hypoténuse, mais peuvent également avec d’autres formes comme des plaques ou des optiques inclinées (Wedges) avec des traitements de surface spécifiques.

Où acheter des filtres optiques ?

Il y a principalement deux types de filtres, ceux fonctionnant par absorption comme les verres de couleur où la filtration vient directement de la matière, ou par interférence réalisée grace à des dépôts de couches minces sur un substrat.

Les filtres en verre de couleur viennent directement des coulées des verriers et peuvent être encore travaillés ensuite : découpe, polissage, chanfrein.

Les filtres par interférence sont réalisés dans les laboratoires de traitement de surface sur des substrat d’optique de précision.  Les sociétés de traitement de surface ou les fabricants d’optique de précision peuvent être contactés indifféremment pour ces filtres, mais comme le point le plus critique est la qualité du traitement il est préférable d’avoir un suivi de la réalisation du laboratoire de traitement directement.

Egalement, SINOPTIX offre des solutions de filtres optiques, n’hésitez pas de nous contacter pour vos demandes spécifiques.