Bộ Lọc Chặn Dải (Notch Filter / Band-stop Filter) – Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng quang học

Bộ lọc chặn dải (Notch Filter) – còn gọi là Band-stop Filter – là loại bộ lọc quang học chuyên dùng để chặn một dải bước sóng hẹp nhưng cho truyền qua toàn bộ các bước sóng còn lại.

Chúng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống laser, thiết bị đo quang phổ, xử lý tín hiệu quang và các ứng dụng yêu cầu loại bỏ nhiễu từ một bước sóng cụ thể.

Bài viết này giúp bạn hiểu rõ khái niệm – cấu tạo – nguyên lý – phân loại – ứng dụng của Notch Filter trong quang học hiện đại.

1. Bộ lọc chặn dải là gì?

Notch Filter là bộ lọc có khả năng chặn (block) một vùng bước sóng xác định – thường có độ rộng hẹp (narrow band) – trong khi:

• Truyền qua ánh sáng ở vùng bước sóng thấp hơn, và

• Truyền qua ánh sáng ở vùng bước sóng cao hơn.

Ví dụ:

• Notch 532 nm → chặn đúng bước sóng laser xanh lá 532 nm, nhưng cho truyền qua gần như toàn bộ ánh sáng ngoài dải.

Đây là bộ lọc ngược lại với Bandpass Filter.

2. Cấu tạo của Notch Filter

Một Notch Filter chất lượng cao thường bao gồm:

1. Lớp phủ điện môi đa lớp (dielectric multilayer coating) – tạo khả năng chặn mạnh dải mục tiêu dựa trên giao thoa quang học.

2. Substrate – BK7, fused silica hoặc quartz.

3. Lớp chặn hấp thụ bổ sung (optional) – tăng khả năng blocking ở các vùng khó kiểm soát.

Nhờ cấu trúc này, Notch Filter đạt:

• Độ chặn mạnh đến OD4–OD6

• Độ truyền cao ngoài dải (90–99%)

• Độ ổn định và độ bền vượt trội so với filter nhuộm hấp thụ

3. Đặc tính quang học của Notch Filter

• Dải chặn hẹp (Notch Bandwidth): FWHM 10–30 nm

• Độ truyền ngoài dải cao: duy trì tín hiệu quang tối ưu

• Độ dốc phổ lớn (steep slope): chặn chính xác bước sóng cần loại bỏ

• Blocking sâu (Optical Density): OD4 – OD6 tùy loại

• Ít trôi bước sóng theo thời gian nhờ lớp phủ điện môi ổn định

4. Phân loại Notch Filter

4.1. Theo bước sóng bị chặn

• Laser Notch 405 nm

• Laser Notch 488 nm

• Laser Notch 514 nm

• Laser Notch 532 nm

• Laser Notch 633 nm

• Và các bước sóng tùy chỉnh theo yêu cầu

4.2. Theo độ rộng dải chặn

• Narrow Notch (hẹp) – dùng cho laser

• Wide Notch (rộng) – dùng cho hệ đo phổ công nghiệp

4.3. Theo cấu tạo

• Interference Notch Filter (phổ biến, độ bền cao)

• Absorptive Notch Filter (ít dùng, chỉ cho ứng dụng đơn giản)

5. Ứng dụng của Notch Filter

Trong công nghệ laser

• Chặn bước sóng laser kích thích

• Tách tín hiệu huỳnh quang khỏi ánh sáng laser nền

• Bảo vệ mắt khỏi ánh sáng laser nguy hiểm

Trong y tế & sinh học

• Máy hiển vi huỳnh quang đa kênh

• Thiết bị đo sinh học quang học

• Imaging tế bào – loại bỏ nhiễu laser

Trong công nghiệp & cảm biến

• Lọc nhiễu khỏi tín hiệu đầu dò

• Hệ thống machine vision và phân tích vật liệu

• Thiết bị Raman Spectroscopy (bắt buộc dùng Notch Filter)

Trong viễn thông

• Lọc bỏ tín hiệu nhiễu ở một kênh quang cụ thể

• Tối ưu SNR trong hệ thống truyền dẫn quang

6. Ưu điểm của Notch Filter

• Chặn chính xác một bước sóng mục tiêu

• Độ truyền cao ở toàn bộ vùng còn lại

• Blocking sâu và ổn định

• Độ bền cao với môi trường nhiệt và ẩm

• Lựa chọn tối ưu cho laser và Raman

7. Kết luận

Bộ lọc chặn dải (Notch Filter / Band-stop Filter) là giải pháp lý tưởng cho các hệ quang học cần loại bỏ một bước sóng gây nhiễu, đặc biệt trong laser, phân tích Raman, cảm biến và thiết bị đo lường. Với khả năng chặn mạnh, độ truyền cao và độ bền vượt trội, Notch Filter luôn là lựa chọn chuẩn cho các ứng dụng cần độ chính xác quang học cao.

Nếu bạn cần Notch Filter theo bước sóng laser hoặc theo dải chặn tùy chỉnh, hãy liên hệ để được tư vấn chi tiết.