¿Se puede ajustar mediante el ángulo la longitud de onda central (CWL) de los filtros de paso de banda dieléctricos?

Sí, la longitud de onda central (CWL) de un filtro de paso de banda dieléctrico se puede ajustar mediante el ángulo de incidencia, pero es importante tener en cuenta que el ajuste solo es posible en una dirección: hacia longitudes de onda más cortas.

Los filtros dieléctricos (o filtros interferenciales de película delgada) se basan en la interferencia constructiva y destructiva de la luz dentro de múltiples capas de recubrimientos especializados. Al cambiar el ángulo de incidencia (AOI), cambia la longitud del recorrido óptico de la luz a través de estas capas.

Cómo funciona el ajuste angular

A medida que el ángulo de incidencia aumenta desde 0° (incidencia normal), la condición de resonancia de las cavidades internas se desplaza. Esto hace que el pico de transmisión se desplace hacia el extremo azul del espectro.

La relación entre la longitud de onda desplazada y el ángulo se describe mediante la siguiente ecuación:

λ_θ=λ₀ √1−(n_effsinθ)²

Donde:

• λ_θ es la longitud de onda central al ángulo θ.
• λ₀ es la longitud de onda central a incidencia normal (0°).
• θ es el ángulo de incidencia.
• n_eff es el índice de refracción efectivo de los materiales del filtro.

Consideraciones clave y limitaciones

Aunque el ajuste angular es una forma habitual de «afinar» un filtro para una línea láser o un pico de emisión específicos, conlleva varias desventajas:

• Solo desplazamiento hacia el azul: No se puede ajustar un filtro a una longitud de onda mayor inclinándolo. Debe elegir un filtro con una λ₀ ligeramente superior a la longitud de onda objetivo.
• Separación por polarización: A ángulos mayores (normalmente >15∘), el rendimiento del filtro comienza a diferir para la luz con polarización s y polarización p. Esto puede producir una banda de paso distorsionada o «dividida».
• Ensanchamiento del ancho de banda: A medida que aumenta la inclinación, la FWHM (anchura a media altura) del filtro tiende a ampliarse y la transmisión máxima puede disminuir.
• Sensibilidad angular: Los filtros con un valor bajo de n_eff son más sensibles a la inclinación, lo que significa que la longitud de onda se desplaza de forma más pronunciada con movimientos menores.

Tabla resumen: aumento del ángulo de incidencia