¿Cómo funcionan los filtros interferenciales con recubrimiento duro a ángulos de incidencia distintos de cero?

Los filtros de interferencia con recubrimiento duro están diseñados para ofrecer precisión, pero su rendimiento es muy sensible al ángulo de incidencia de la luz. Al inclinar un filtro con respecto a la normal (incidencia de 0∘), cambia la longitud del trayecto óptico interno, lo que provoca varios desplazamientos previsibles, y en ocasiones problemáticos, de su rendimiento.

1. Desplazamiento hacia el azul de la longitud de onda central (CWL)

El efecto más común de un ángulo de incidencia distinto de cero es el desplazamiento de la banda de transmisión del filtro hacia longitudes de onda más cortas. Esto se denomina «desplazamiento al azul».

A medida que aumenta el ángulo, la luz atraviesa un espesor efectivo diferente de las capas del recubrimiento. La nueva longitud de onda puede estimarse mediante esta fórmula:

Longitud de onda al ángulo = (Longitud de onda a 0 grados) * Raíz cuadrada de [ 1 - (Seno del ángulo / Índice de refracción efectivo)^2 ]

2. Separación de polarizaciones

A ángulos mayores, el filtro comienza a responder de forma distinta a las diferentes polarizaciones de la luz:

• La luz polarizada P (paralela al plano de incidencia) suele desplazarse hacia el azul con mayor rapidez y en mayor medida que la luz polarizada S.
• Si se utiliza luz no polarizada, esta separación puede hacer que el pico de transmisión parezca más ancho, más plano o incluso «dividido» en dos picos distintos.

3. Cambio en el ancho de banda y la transmisión

A medida que aumenta el ángulo de incidencia (AOI), generalmente se observa lo siguiente:

• Ensanchamiento del ancho de banda: La «ventana» (FWHM) del filtro suele hacerse más ancha.
• Transmisión de pico reducida: La cantidad máxima de luz transmitida suele disminuir porque las capas internas no están perfectamente alineadas para un haz que incide en ángulo.

Resumen de los cambios de rendimiento