Filtro de densidad neutra

definición:
Un atenuador óptico con un factor de atenuación cercano a una constante en un amplio intervalo de longitud de onda.

Un filtro de densidad neutra es un tipo de atenuador óptico que se atenúa aproximadamente de forma igualitaria en un amplio intervalo de longitudes de onda, tal como toda la región de luz visible o algunas regiones infrarrojas. Su propiedad independiente de la longitud de onda lo distingue de otros filtros de color, donde la atenuación de un filtro de color es mayor en una región de cierta longitud de onda que en otras longitudes de onda.
Los filtros de densidad neutral son similares a las gafas de sol grises, pero tienen una mayor calidad óptica y mayor atenuación. Normalmente tienen forma rectangular o circular para satisfacer las necesidades de los usuarios.  
La intensidad de atenuación se caracteriza generalmente por la absorbancia o la densidad óptica, que es el valor absoluto del logaritmo del factor de transmisión de potencia con una base de 10. Por ejemplo, una densidad óptica de 3 representa un factor de atenuación de 103=1000 para la potencia óptica.  

Filtro de densidad neutra de absorción y reflexión
Algunos filtros de densidad neutra están hechos de vidrio, y los materiales dopados en el vidrio pueden causar procesos de absorción no deseados. Algunos de estos filtros de absorción no están recubiertos, mientras que otros tienen recubrimientos antirreflectantes de banda ancha.  
No todos los filtros requieren atenuación a través de la absorción, también se puede utilizar la reflexión. Los recubrimientos metálicos delgados se aplican a menudo al vidrio para proporcionar tanto absorción como reflexión. Estrictamente hablando, la densidad óptica de este filtro no es la absorbancia, sino la pérdida total de transmisión.
La ventaja de este filtro metálico es que incluso los filtros muy delgados pueden lograr una fuerte atenuación. Además, se puede obtener un espectro de transmisión muy plano. Sin embargo, la presencia de luz reflejada puede tener un impacto en algunas aplicaciones, lo que hace que sea más adecuado usar filtros ND no reflectantes.  
Debido al hecho de que la luz reflejada no hace que el filtro genere calor, en teoría puede soportar una alta potencia óptica. Sin embargo, debido a que la capa delgada metálica absorbe una gran cantidad de luz al mismo tiempo, el umbral de pérdida de potencia es comparable al nivel de potencia que el filtro de absorción puede soportar.
Y durante el calentamiento, el recubrimiento se someterá a una reacción de oxidación. Por lo tanto, se requiere un proceso de limpieza cuidadoso, mientras que los filtros de vidrio puro no lo hacen.  
La reflectividad puede no ser plana en todo el intervalo de longitud de onda, ya que la absorción depende de la longitud de onda, pero la transmitancia está cerca de una constante.  

Aplicación de filtro de densidad neutra
Cuando la luz ambiente es fuerte, los filtros de densidad neutra se usan generalmente en la fotografía. Este filtro puede reducir el tamaño de la abertura, lo que resulta en un enfoque más profundo de la imagen, o el filtro puede extender el tiempo de apertura y cierre del obturador para obtener el efecto de borrosidad causado por el movimiento.
Los filtros de absorción pura se usan más comúnmente en la fotografía. También hay filtros graduados, cuya absorbancia varía de arriba a abajo.  
Los filtros de densidad neutra tienen múltiples aplicaciones en óptica y tecnología láser. Por ejemplo, se puede usar un filtro para atenuar la luz fuerte antes de que entre en el fotodetector, o también se puede atenuar un haz láser.
Sin embargo, los filtros de densidad neutra no son atenuadores de alta potencia: cuando se aplican a alta potencia, pueden generar efectos térmicos que distorsionan el haz e incluso dañan el filtro.  
La combinación de algunos filtros de densidad neutra de un kit de filtro grande en una cadena de filtros puede lograr grados variables de atenuación. Al combinar estos filtros reflectantes en un haz láser, es importante tener cuidado de no hacer que el haz sea perpendicular al filtro.
La razón es que una alta reflectividad puede formar una cavidad de resonancia óptica. El efecto de resonancia cambiará en gran medida la transmitancia global (estrechamente relacionada con la longitud de onda y la anchura de separación), y la alta potencia de la cavidad resonante generada dañará el filtro. 
Un filtro de densidad neutra con buenas características de densidad óptica después de la corrección es muy importante para los medidores de potencia, y la potencia incidente debe calcularse en función de la potencia de transmisión medida.  

Rueda de filtro de densidad neutral
Se puede utilizar una rueda de filtro de densidad neutra giratoria para lograr un ajuste continuo de la absorbancia. En este punto, durante el proceso de circulación alrededor del centro, la absorbancia continuará aumentando hasta que vuelva a su valor inicial en un cierto punto. Las ruedas se usan generalmente en situaciones en las que el área de la viga ocupa solo una pequeña parte de todo el área del filtro, y la velocidad de absorción de la viga es cercana a una constante.