Un filtre spatial est un dispositif utilisé pour modifier ou corriger les aberrations dans les sorties de source de lumière cohérente. Les aberrations sont des caractéristiques indésirables du faisceau lumineux projeté causées par des optiques mal conçues, sales ou endommagées, souvent caractérisées par des anneaux de lumière faibles et concentriques autour du faisceau central. Le filtre spatial se compose généralement d’une lentille de collimation qui focalise le faisceau de lumière et le fait passer à travers une minuscule ouverture. Cela ne laisse passer que la partie souhaitée du faisceau tout en excluant les aberrations. Les filtres spatiaux sont couramment utilisés pour éliminer les imperfections des sources lumineuses de haute intensité et de précision telles que les lasers.
L’intégrité des sources lumineuses à haute intensité, finement focalisées ou cohérentes dépend d’un certain nombre d’éléments, le plus important étant la qualité de l’optique utilisée dans la génération du faisceau lumineux. Des problèmes tels que des normes de production médiocres, une contamination et des dommages de toute sorte peuvent entraîner le développement d’aberrations ou d’imperfections dans le flux lumineux. Ceux-ci peuvent affecter le faisceau à un point tel qu’il ne remplit plus sa fonction prévue, en particulier dans le cas de dispositifs de haute précision tels que les lasers. Les aberrations sont souvent visibles sous forme d’anneaux flous et concentriques de lumière plus faible autour du faisceau de sortie central.
Une méthode courante pour restaurer la fidélité souhaitée des sorties lumineuses est l’utilisation d’un filtre spatial. Ces appareils recentrent la lumière et filtrent les parties indésirables du faisceau, ne laissant que la sortie d’origine. Ceci est réalisé en focalisant le faisceau lumineux à l’aide d’une lentille séparée et en le dirigeant vers une plaque d’aluminium épaisse avec une très petite ouverture, ou un trou, dans sa surface. La taille du trou est soigneusement calculée pour s’adapter à la distance focale des lentilles utilisées dans l’appareil, à la longueur d’onde du faisceau et à l’étendue des imperfections présentes dans le faisceau.
Cette procédure bloque efficacement les parties aberrantes présentes dans le faisceau de lumière, permettant uniquement à la partie souhaitée de passer à travers l’ouverture. La procédure permet une fidélité extrêmement élevée du flux lumineux résultant. La taille de l’ouverture du filtre spatial est critique, cependant, et de petites erreurs de calcul peuvent avoir un effet négatif sur le faisceau de sortie. Si le trou est trop petit, une perte de puissance significative peut être ressentie, tandis que, s’il est trop grand, peu ou pas de filtrage d’aberration aura lieu. Dans de nombreux dispositifs de filtre spatial disponibles dans le commerce, des lentilles d’objectif de microscope sont également utilisées en raison de leur haute qualité inhérente.