아니요. 표준 박막 광학 간섭 필터는 각도를 조절하여 더 긴(적색 쪽) 파장으로 이동시킬 수 없습니다. 간섭 필터를 수직 입사(0°)에서 벗어나도록 기울이면 중심 투과 대역은 항상 더 짧은(청색 쪽) 파장으로 이동합니다.
"청색 편이"가 발생하는 이유
광학 대역 통과 필터와 에지 필터는 정밀하게 형성된 유전체 물질의 교대층으로 제작됩니다. 특정 파장에서는 보강 간섭을, 다른 파장에서는 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 작동합니다.
필터를 기울이면 입사각이 증가합니다. 빛이 층을 대각선으로 통과하므로 물리적 경로가 더 길어질 것처럼 보이지만, 광학적 원리는 그 반대입니다. 빛이 공기 중에서 필터로 입사하면 굴절률이 더 높은 코팅 재료 내부에서 굴절됩니다. 이러한 굴절의 물리 법칙에 따라 유효 광학 경로 길이, 즉 박막 내부 경계면에서 반사되는 광선 사이의 위상차는 실제로 감소합니다.
이 유효 광로 길이가 줄어들기 때문에 보강 간섭 조건을 정확히 충족하는 파장도 더 짧아야 합니다.
수학적 원리
이 관계는 유효 굴절률 공식으로 표현됩니다. 다음은 일반 텍스트로 작성한 공식입니다:
각도 입사 시 파장 = 수직 입사 시 파장 * [ 1 - (sin(각도) / 유효 굴절률)2 ]의 제곱근
- 기준 파장: 입사각 0°에서의 중심 파장.
- 각도: 입사각.
- 유효 굴절률: 필터에 사용된 특정 코팅 재료의 특성입니다.
0보다 큰 모든 각도의 사인값은 양수이므로 [sin(각도) / 유효 굴절률)2] 항은 항상 양수입니다. 이를 1에서 빼면 제곱근 안의 값은 항상 1보다 작습니다. 시작 파장에 분수를 곱하면 항상 더 작은 값, 즉 더 짧은 파장이 됩니다.
적색 편이를 위한 대안
광학 시스템을 더 긴 파장으로 조정해야 하는 경우 각도 조정은 적합한 방법이 아닙니다. 대신 광학 엔지니어는 일반적으로 다음 방법을 사용합니다.
- 온도 튜닝: 간섭 필터를 가열하면 일반적으로 파장이 장파장 쪽으로 매우 미세하게 이동합니다. 열팽창으로 유전체층의 물리적 두께가 증가하고 굴절률이 변하기 때문입니다.
- 청색 편이를 고려한 설계: 업계에서는 중심 파장이 목표 파장보다 약간 긴(적색 쪽인) 필터를 의도적으로 구매하는 것이 일반적입니다. 이후 작업자는 필터 각도를 정밀하게 조절하여 정확히 원하는 파장에 맞출 수 있습니다.
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