Bộ Lọc Thông Dải (Bandpass Filter) – Nguyên lý, phân loại và ứng dụng trong quang học hiện đại

Bộ lọc thông dải (Bandpass Filter) là một trong những loại bộ lọc quang học quan trọng nhất trong các hệ thống quang học, cảm biến, camera, máy đo quang phổ và nhiều ứng dụng yêu cầu chọn lọc chính xác một dải bước sóng ánh sáng.

Nhờ khả năng chỉ truyền một vùng bước sóng hẹp hoặc rộng theo thiết kế, đồng thời chặn toàn bộ ánh sáng ở hai phía, Bandpass Filter trở thành lựa chọn tối ưu trong các hệ thống cần độ chính xác cao.

Bài viết dưới đây giúp bạn hiểu rõ khái niệm – cấu tạo – nguyên lý hoạt động – phân loại – thông số kỹ thuật – ứng dụng của bộ lọc thông dải.

1. Bộ lọc thông dải (Bandpass Filter) là gì?

Bộ lọc thông dải là loại bộ lọc chỉ cho ánh sáng trong một dải bước sóng xác định (passband) truyền qua, đồng thời chặn ánh sáng ở hai bên gồm:

• vùng bước sóng ngắn hơn (short-wavelength blocking)

• vùng bước sóng dài hơn (long-wavelength blocking)

Ví dụ

• Bandpass 550 nm ± 10 nm → chỉ truyền ánh sáng 540–560 nm.

Điều này giúp tăng độ chính xác và giảm nhiễu trong các hệ đo, cảm biến quang học.

2. Cấu tạo của Bandpass Filter

Một Bandpass Filter tiêu chuẩn bao gồm:

1. Lớp phủ điện môi đa lớp (dielectric multilayer coating) – tạo ra cửa sổ truyền hẹp dựa trên giao thoa quang học.

2. Substrate (nền kính) – thường dùng BK7, fused silica, quartz hoặc các vật liệu low-auto-fluorescence.

3. Lớp hấp thụ/Blocking layer – tăng khả năng chặn phổ ngoài dải yêu cầu.

Cấu trúc này giúp Bandpass đạt:

• độ truyền cao (High Transmission)

• độ chặn mạnh ngoài dải (OD3 – OD6)

• độ ổn định nhiệt tốt

• độ bền cao hơn so với filter nhuộm truyền thống (absorption filter)

3. Phân loại Bandpass Filter

3.1. Theo độ rộng dải truyền (Bandwidth)

• Narrow Bandpass (NBP)
  – Dải truyền hẹp, FWHM 1–10 nm
  – Dùng cho laser, nhận dạng màu, thiết bị đo phổ.

• Mid Bandpass (MBP)
  – FWHM 10–40 nm
  – Dùng cho cảm biến, camera công nghiệp.

• Wide Bandpass (WBP)
  – FWHM 40–80+ nm
  – Dùng cho hệ thống ảnh phổ rộng.

3.2. Theo bước sóng trung tâm (Center Wavelength – CWL)

• UV bandpass (250–400 nm)

• VIS bandpass (400–700 nm)

• NIR bandpass (700–2500 nm)

3.3. Theo cấu tạo

• Interference bandpass filter (phổ biến nhất)

• Absorptive bandpass filter (ít dùng, độ bền thấp hơn)

4. Các thông số kỹ thuật quan trọng cần biết

• CWL – Center Wavelength: bước sóng trung tâm

• FWHM – Full Width at Half Maximum: độ rộng dải truyền

• Transmission (T%): độ truyền tối đa trong dải

• Optical Density (OD): mức độ chặn ánh sáng ngoài dải (OD3–OD6)

• Slope: độ dốc biên phổ – càng dốc càng tốt

• Angle Sensitivity: độ nhạy bước sóng theo góc chiếu

5. Ứng dụng của Bộ lọc thông dải

Trong khoa học & y tế

• Hệ thống huỳnh quang (fluorescence imaging)

• Quang phổ hấp thụ

• Thiết bị đo nồng độ sinh học

• Microscopy

Trong công nghiệp & camera

• Camera machine vision

• Kiểm tra chất lượng sản phẩm

• Nhận dạng đối tượng theo màu

• Phân loại vật liệu theo phổ

Trong công nghệ laser

• Lọc tín hiệu laser

• Loại bỏ nhiễu ánh sáng nền

• Ghép tín hiệu đa bước sóng

Trong viễn thông quang học

• Hệ thống truyền dẫn quang

• Thiết bị lọc kênh WDM

6. Ưu điểm của Bandpass Filter

• Chọn lọc ánh sáng chính xác

• Độ truyền cao trong vùng mục tiêu

• Độ chặn mạnh hai phía ngoài dải

• Bền nhiệt, bền môi trường

• Tái lập phổ ổn định theo thời gian

7. Kết luận

Bộ lọc thông dải (Bandpass Filter) là một thành phần quan trọng trong các hệ thống quang học yêu cầu tính chính xác cao trong việc chọn lọc bước sóng. Với khả năng truyền chọn lọc, độ chặn mạnh, tính ổn định và độ bền cao, Bandpass Filter được ứng dụng rộng rãi trong khoa học, công nghiệp, laser và thiết bị đo lường.

Nếu bạn cần Bandpass Filter theo thông số CWL – FWHM – OD tùy chỉnh hoặc theo tiêu chuẩn (UV, VIS, NIR), hãy liên hệ để được tư vấn chi tiết.