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各種濾光片的類型和關鍵指標

6871 次瀏覽 時間:2022-10-07

從原理上上,濾光片可以分為多個類型,下面分別對這些不同類型的濾光片進行介紹。

1、 吸收濾光片:吸收濾光片是在樹脂或玻璃材料中混入特殊染料制成,根據(jù)對不同波長光吸收的能力不同,就可以起到濾波的作用效果。帶顏色的玻璃濾光片在市場上的普及最廣,其優(yōu)點是穩(wěn)定、均勻、具有良好的光束質(zhì)量,而且制造成本低廉,但是它的存在通帶比較大的缺點,通常很少有低于30nm的。

2、干涉濾光片:干涉濾光片它采用了真空鍍膜的方法,在玻璃的表面鍍了一層具有特定厚度的光學薄膜,通常一塊玻璃要由多層薄膜疊加而成,利用干涉原理從而讓特定光譜范圍的光波透過。干涉濾光片的種類繁多,它們應用領域也不同,其中應用比較多的干涉濾光片有帶通濾光片、截止濾光片、二向色濾光片。

長波通濾光片

(1)帶通濾光片(Bandpass Filters)只可以使某個特定波長或窄波段的光透過,通帶之外的光不能夠透過。帶通濾光片光學指標主要是:中心波長(CWL)、半帶寬(FWHM)、透過率(T%)。根據(jù)帶寬大小分為:帶寬<30nm為窄帶濾光片;帶寬>60nm以上的為寬帶濾光片。

650nm窄帶濾光片

(2)截止濾光片(Cut-off filter)可以將光譜分為兩個區(qū)域,一個區(qū)的光不能通過稱此區(qū)為截止區(qū),而另一個區(qū)的光能夠充分通過稱為通帶區(qū),典型的截止濾光片有長波通濾光片短波通濾光片。長波通濾光片: 是指特定的波長范圍內(nèi),長波方向是透過的,而短波方向是截止的,起到隔離短波的作用。短波通濾光片:  短波通濾光片是指特定的波長范圍內(nèi),短波方向是透過的,而長波方向是截止的,起到隔離長波的作用。


(3)二向色濾光片(Dichroic filter)可以根據(jù)需要選擇想要通過光的一小范圍顏色,并且對其他顏色進行反射。 還有一些其他類型的濾光片:中性密度濾光片(Neutral Density Filters)也稱為衰減片,它是用來防止強光源使相機的傳感器或光學元件損傷,能夠吸收或反射掉未被透射的光線部分,以均勻地減少某一部分的光譜中的透射率。

熒光濾光片(Fluorescence Filters)主要作用是在生物醫(yī)學熒光檢驗分析系統(tǒng)中分離和選擇物質(zhì)的激發(fā)光與發(fā)射熒光的特征波段光譜,是應用于生物醫(yī)學和生命科學儀器的關鍵元件。

熒光濾光片參數(shù)

FAM熒光濾光片組

天文濾光片(Astronomy Filters)在拍攝天文照片過程中,用來減小光污染對照片質(zhì)量的影響的一種濾光片。

中性密度濾光片,一般分為吸收式和反射式。反射式中性密度濾光片,采用薄膜干涉的原理,將一部分光透過,而將另一部分光反射( 通常不再利用這些反射光),這些反射光容易形成雜散光而降低實驗精度,此時請使用ABC 系列光線收集器收集反射光。吸收式中性密度濾光片,一般是指材料本身或在材料中參雜某些元素后,對一些特定波長的光起到吸收作用,而對其它波長的光不發(fā)生或少發(fā)生影響。通常吸收式中性密度濾光片的損傷閾值要低一些,而且長時間使用后,可能會有發(fā)熱現(xiàn)象,使用時需要注意。

中性密度濾光片光譜數(shù)據(jù)

濾光片的關鍵指標

通帶:光能夠通過的所在波長區(qū)域范圍就叫做通帶。

帶寬(FWHM): 帶寬是一個波長范圍,用于表示頻譜通過入射能量穿過濾光片的特定部分,用更大透過率一半處的寬度表示,又稱為半寬,單位為nm。例如:濾光片峰值透過率是80%,那么1/2就是40%,40%所對應的左右波長是700nm和750nm,那半帶寬就是50nm。半寬小于20nm的稱為窄帶濾光片,大于20nm的稱為帶通濾光片或者寬帶通濾光片。

中心波長(CWL):指帶通或窄帶濾光片的峰值透射波長,或是帶阻濾光片的峰值反射波長,在峰值透過率的1/2波長之間的中點,也就是帶寬的中點處叫做中心波長。

透射率(T): 是指得對目標波段的通過能力,用百分比來表示,例如:濾光片峰值透射率(Tp)>80%,是指光通過濾光片衰減后能夠透過的更大值在80%之上,透射率越大,代表透光能力越好。截止范圍:是用于表示通過濾光片損耗的能量光譜區(qū)域的波長間隔,也就是通帶之外的波長范圍,截止率(Block):截止范圍內(nèi)的波長所對應的透過率,又叫截止深度,用來描述濾光片截止程度,透光率想要達到0是不可能的,只能讓濾光片的透過率接近于零,才能夠更好的截止不想要的光譜。截止率可以用透過率來衡量,也可以用光密度(OD)來表示,它與透過率(T)的換算關系如下:OD=log10(1/T)過渡帶寬度:根據(jù)濾光片截止深度不同,指定的濾光片截止深度和透過率峰1/2位置處之間允許的更大光譜寬度。邊緣陡度: 即[(λT80-λT10)/λT10] * 

高反(HR):  光通過濾光片大部分被反射。

高透(HT):  透過率高,光通過濾光片能量損耗非常小。入射角度:入射光與濾光片表面法線之間的夾角稱為入射角度,當光線垂直入射時,其入射角為0°。

有效孔徑:光學器件中能有效利用的物理區(qū)域叫做有效孔徑,通常和濾光片的外觀尺寸相似,同心,尺寸略小。起始波長:起始波長是指在長波通濾光片中透射率增加至峰值的1/2時所對應的波長,在帶通濾光片中有時也可定義為5%或10%的峰值透過率所對應的波長。

截止波長:截止波長是用指在短波通濾光片中透射率降低至峰值的1/2時所對應的波長,在帶通濾光片中有時也可定義為5%或10%的峰值透過率所對應的波長。

濾光片的表面規(guī)格和尺寸參數(shù)表面質(zhì)量

濾光片的表面質(zhì)量,主要其表面會不可避免地有一些劃痕麻點等缺陷,表面質(zhì)量最常用的規(guī)格是由MIL-PRF-13830B說明的劃痕和坑點規(guī)格,麻點名稱是通過以微米計的麻點直徑除以10來計算的,通常劃痕坑點規(guī)格在80至50范圍內(nèi)將稱之為標準質(zhì)量;在60至40范圍內(nèi)視為質(zhì)量;而在20至10范圍內(nèi)將視為高精度質(zhì)量。

表面質(zhì)量:表面質(zhì)量是測量表面精度的一種,它用于測量反射鏡、窗口片、棱鏡或平光鏡等平面的偏差,平滑度的偏差通常是按波紋值(λ)來測量的,它們是由多個波長的測試源組成,一個條紋對應1/2的波長,平滑度為1λ,則代表一般的質(zhì)量級別;平滑度為λ/4,則代表的質(zhì)量級別;平滑度為λ/20,則代表高精度的質(zhì)量級別。

公差(Tolerance):濾光片的公差,主要是在中心波長與半寬帶上,因此濾光片產(chǎn)品公差范圍的標明。

直徑公差:一般情況下,濾光片直徑的公差影響在使用過程中的影響不是很大,但是要將光學器件安裝在固定器上的話,就要考慮直徑公差了。通常情況下,直徑的公差在(±0.1 mm)稱為一般質(zhì)量,(±0.05 mm)稱為精密質(zhì)量,(±0.01 mm)稱為高質(zhì)量。

中心厚度公差 :中心厚度是表示濾光片中心部分的厚度。通常情況下,中心厚度的公差在(±0.2mm)稱為一般質(zhì)量,(±0.05mm)稱為精密質(zhì)量,(±0.01mm)稱為高質(zhì)量。

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