Heiß- und Kaltspiegel

Ein Heißspiegel ist eine Art optischer Filter, der Infrarotstrahlung (Wärme) reflektiert und sichtbares und ultraviolettes Licht durchlässt. Ein Kaltspiegel ist eine Art optischer Filter, der sichtbares Licht reflektiert und Infrarotstrahlung durchlässt. Sowohl Heiß- als auch Kaltspiegel bestehen aus mehrschichtigen dielektrischen Beschichtungen, die das Prinzip der Dünnschichtinterferenz nutzen, um Licht bei vorgeschriebenen Wellenlängen selektiv zu reflektieren und durchzulassen.

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Wichtige Spezifikationen eines Kalt- und Heißspiegels

Zu den wichtigsten Spezifikationen von Heiß- und Kaltspiegeln gehören:

  • Grenzwellenlänge : Die Wellenlänge, bei der sich die Lichtdurchlässigkeit oder -reflexion abrupt ändert. Ein Hot Mirror kann beispielsweise eine Grenzwellenlänge von 700 nm haben, was bedeutet, dass er Licht über 700 nm (Infrarot) reflektiert und Licht unter 700 nm (sichtbares und ultraviolettes Licht) durchlässt.
  • Bandbreite : Der Wellenlängenbereich, der vom Filter durchgelassen oder reflektiert wird. Ein Kaltlichtspiegel kann beispielsweise eine Bandbreite von 400–700 nm haben, was bedeutet, dass er Licht innerhalb dieses Bereichs (sichtbar) reflektiert und Licht außerhalb dieses Bereichs (Infrarot und Ultraviolett) durchlässt.
  • Einfallswinkel : Der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und der Normalen zur Filteroberfläche. Der Einfallswinkel beeinflusst die Leistung des Filters, da unterschiedliche Winkel zu unterschiedlichen Grenzwellenlängen und Bandbreiten führen können. Beispielsweise kann ein Hot Mirror bei normalem Einfall (0 Grad) eine Grenzwellenlänge von 700 nm haben, bei 45 Grad jedoch eine Grenzwellenlänge von 650 nm.
  • Transmissions- und Reflexionskoeffizienten : Der Prozentsatz des Lichts, der bei einer bestimmten Wellenlänge und einem bestimmten Einfallswinkel vom Filter durchgelassen oder reflektiert wird. Beispielsweise kann ein Hot Mirror bei 500 nm einen Transmissionskoeffizienten von 90 % und bei 800 nm einen Reflexionskoeffizienten von 10 % haben.

Was ist der Unterschied zwischen einem Heiß- und einem Kaltspiegel?

Der Hauptunterschied zwischen Heiß- und Kaltspiegeln besteht darin, dass sie entgegengesetzte Auswirkungen auf das Lichtspektrum haben. Ein Heißspiegel reflektiert Infrarotstrahlung (Wärme) und lässt sichtbares und ultraviolettes Licht durch, während ein Kaltspiegel sichtbares Licht reflektiert und Infrarotstrahlung durchlässt. Das bedeutet, dass ein Heißspiegel einen kühleren Strahl durchgelassenen Lichts erzeugt, während ein Kaltspiegel einen wärmeren Strahl reflektierten Lichts erzeugt.

Anwendungen von Heißspiegeln und Kaltspiegeln

Heiß- und Kaltspiegel sind für die Wärmekontrolle und Wellenlängenauswahl in optischen Systemen nützlich. Einige Anwendungsbeispiele sind:

  • Projektoren : Mit einer Kombination aus Heiß- und Kaltspiegeln kann unerwünschtes UV- und IR-Licht aus der Lichtquelle, beispielsweise einer Metallhalogenidlampe, herausgefiltert und ein heller und reiner Strahl sichtbaren Lichts für die Projektion erzeugt werden.
  • Glasfaser : Eine Kombination aus heißen und kalten Spiegeln kann verwendet werden, um sichtbares Licht von UV- und IR-Licht zu isolieren, da Glasfasern durch diese Wellenlängen beschädigt werden.
  • Laser : Durch eine Kombination aus heißen und kalten Spiegeln können zwei Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge überlagert werden, beispielsweise ein unsichtbarer IR-Laser zum Schneiden von Gewebe und ein sichtbarer Laser zur Führung des Skalpells.
  • Kameras : Mit einem Hot Mirror kann verhindert werden, dass IR-Licht den Sensor erreicht, da IR-Licht Farbverzerrungen verursachen und die Bildqualität verringern kann.

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