空間濾波器

激光束在通過反射鏡或透鏡等光學元件後，光束的波麵會(hui) 逐漸惡化。另外受光學元件上小灰塵顆粒的影響，可能會(hui) 產(chan) 生觀測對象中本來不存在的衍射環。空間濾波器可以去除光束波麵中的雜亂(luan) 波麵成分，得到更完美的球麵波。

原理

平麵波通過一個(ge) 理想的凸透鏡後，通常會(hui) 聚為(wei) 一個(ge) 小點。但非平麵波的成分會(hui) 被散落到此主光斑的周圍。如果在主光斑的位置放置一個(ge) 和主光斑一樣大的小孔，則主光斑（球麵波）能通過小孔，而非平麵波的成分將被遮擋，而不能通過小孔。

使用空間濾波器時，必須選配物鏡的光斑大小和針孔的尺寸。

如果針孔直徑比光斑大很多，則出射光中會(hui) 含有較多的非球麵波的成分或噪聲。

相反，如果針孔直徑太小，則容易出現同心衍射環。

構成

空間濾波器一般由顯微物鏡和針孔組成。另外通常有調節物鏡和針孔之間距離的平台和調節聚光點與(yu) 針孔相對位置的十字調整鏡架。

關(guan) 於(yu) 空間濾波器的調節方法可參考幹涉儀(yi) 的有關(guan) 部分。

選定方法

設計空間濾波器時，需要保證針孔尺寸與(yu) 光斑直徑的匹配。

光斑直徑可以通過物鏡入射光束直徑和物鏡焦距估算。

這時光束直徑（2ωο）處的強度為(wei) 大值的10％多（1/e2＝0.135），如選用此尺寸的針孔直徑，入射光能量會(hui) 損失約15％。

考慮到激光束照射到針孔邊緣時會(hui) 產(chan) 生衍射效應，通常選取的針孔直徑是理論會(hui) 聚光斑直徑（1/e2）的2倍。如果選擇這個(ge) 尺寸，則入射光能的損失為(wei) 0.03％，也不用擔心激光束照射到針孔邊緣的問題了。

針孔直徑　A=4ωο

選用例

案件(A)　　氦氖激光器　　05-LHP-111　　光束直徑(出射口，1/e²)　　0.59mm⇒　選擇針孔 PA-25 (25µm)

　　　　　　物鏡　　　　　OBL-20　　　　焦距　　　　　　　　　　9mm　　　對應產(chan) 品 : SFB-16RO-OBL20-25

案件(B)　　氦氖激光器　　05-LHP-171　　光束直徑(出射口，1/e²)　　1.02mm⇒　選擇針孔 PA-25 (25µm)

　　　　　　物鏡　　　　　OBL-10　　　　焦距　　　　　　　　　　16.56mm　對應產(chan) 品 : SFB-16RO-OBL10-25

結果

注意事項

上述計算是激光與(yu) 物鏡相距較近時的計算方法。激光遠離物鏡時，因為(wei) 激光束的發散，進入物鏡時的光束直徑會(hui) 變大。

入射光束直徑變大後，光斑直徑將成反比縮小。

因此，需要選擇更小的針孔。

入射光束直徑由右式計算。

d = dh＋α×L

激光出射口光束直徑 (直徑, 1/e?) : dh

激光束發散角 (全角) : α

激光器至物鏡距離 : L