濾光片分類(lèi)及參數(shù)
從原理上,濾光片可以分為多個(gè)類(lèi)型,下面激埃特光電的小編為大家分別對(duì)這些不同類(lèi)型的濾光片進(jìn)行介紹。
1、 吸收濾光片(Barrier filter)是在樹(shù)脂或玻璃材料中混入特殊染料制成,根據(jù)對(duì)不同波長(zhǎng)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(chǎng)上的普及最廣,其優(yōu)點(diǎn)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(diǎn),通常很少有低于30nm的。
2、干涉濾光片(Bandpass interference filters)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(xué)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(guò)。干涉濾光片的種類(lèi)繁多,它們應(yīng)用領(lǐng)域也不同,其中應(yīng)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。
(1)帶通濾光片(Bandpass Filters)只可以使某個(gè)特定波長(zhǎng)或窄波段的光透過(guò),通帶之外的光不能夠透過(guò)。帶通濾光片光學(xué)指標(biāo)主要是:中心波長(zhǎng)(CWL)、半帶寬(FWHM)。
(2)截止濾光片(Cut-off filter)可以將光譜分為兩個(gè)區(qū)域,一個(gè)區(qū)的光不能通過(guò)稱(chēng)此區(qū)為截止區(qū),而另一個(gè)區(qū)的光能夠充分通過(guò)稱(chēng)為通帶區(qū),典型的截止濾光片有長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片。激埃特光電長(zhǎng)波通濾光片: 是指特定的波長(zhǎng)范圍內(nèi),長(zhǎng)波方向是透過(guò)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(zhǎng)范圍內(nèi),短波方向是透過(guò)的,而長(zhǎng)波方向是截止的,起到隔離長(zhǎng)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(guò)光的一小范圍顏色,并且對(duì)其他顏色進(jìn)行反射。還有一些其他類(lèi)型的濾光片:中性密度濾光片(Neutral Density Filters)也稱(chēng)為衰減片,它是用來(lái)防止強(qiáng)光源使相機(jī)的傳感器或光學(xué)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(xué)熒光檢驗(yàn)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(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)儀器的關(guān)鍵元件。天文濾光片(Astronomy Filters)在拍攝天文照片過(guò)程中,用來(lái)減小光污染對(duì)照片質(zhì)量的影響的一種濾光片。
濾光片的關(guān)鍵指標(biāo)
通帶:光能夠通過(guò)的所在波長(zhǎng)區(qū)域范圍就叫做通帶。
帶寬(FWHM): 帶寬是一個(gè)波長(zhǎng)范圍,用于表示頻譜通過(guò)入射能量穿過(guò)濾光片的特定部分,用最大透過(guò)率一半處的寬度表示,又稱(chēng)為半寬,單位為nm。例如:濾光片峰值透過(guò)率是80%,那么1/2就是40%,40%所對(duì)應(yīng)的左右波長(zhǎng)是700nm和750nm,那半帶寬就是50nm。半寬小于20nm的稱(chēng)為窄帶濾光片,大于20nm的稱(chēng)為帶通濾光片或者寬帶通濾光片。
中心波長(zhǎng)(CWL):指帶通或窄帶濾光片的峰值透射波長(zhǎng),或是帶阻濾光片的峰值反射波長(zhǎng),在峰值透過(guò)率的1/2波長(zhǎng)之間的中點(diǎn),也就是帶寬的中點(diǎn)處叫做中心波長(zhǎng)。
透射率(T): 是指得對(duì)目標(biāo)波段的通過(guò)能力,用百分比來(lái)表示,例如:濾光片峰值透射率(Tp)>80%,是指光通過(guò)濾光片衰減后能夠透過(guò)的最大值在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(guò)濾光片損耗的能量光譜區(qū)域的波長(zhǎng)間隔,也就是通帶之外的波長(zhǎng)范圍。
截止率(Block):截止范圍內(nèi)的波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的透過(guò)率,又叫截止深度,用來(lái)描述濾光片截止程度,透光率想要達(dá)到0是不可能的,只能讓濾光片的透過(guò)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(guò)率來(lái)衡量,也可以用光密度(OD)來(lái)表示,它與透過(guò)率(T)的換算關(guān)系如下:OD=log10(1/T)過(guò)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(guò)率峰1/2位置處之間允許的最大光譜寬度。
邊緣陡度: 即[(λT80-λT10)/λT10] *100%高反(HR): 光通過(guò)濾光片大部分被反射。高透(HT): 透過(guò)率高,光通過(guò)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(chēng)為入射角度,當(dāng)光線垂直入射時(shí),其入射角為0°。
有效孔徑:光學(xué)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(zhǎng):起始波長(zhǎng)是指在長(zhǎng)波通濾光片中透射率增加至峰值的1/2時(shí)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),在帶通濾光片中有時(shí)也可定義為5%或10%的峰值透過(guò)率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。截止波長(zhǎng):截止波長(zhǎng)是用指在短波通濾光片中透射率降低至峰值的1/2時(shí)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),在帶通濾光片中有時(shí)也可定義為5%或10%的峰值透過(guò)率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
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(huì)不可避免地有一些劃痕和坑點(diǎn)等缺陷,表面質(zhì)量最常用的規(guī)格是由MIL-PRF-13830B說(shuō)明的劃痕和坑點(diǎn)規(guī)格,坑點(diǎn)名稱(chēng)是通過(guò)以微米計(jì)的坑點(diǎn)直徑除以10來(lái)計(jì)算的,通常劃痕坑點(diǎn)規(guī)格在80至50范圍內(nèi)將稱(chēng)之為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量;在60至40范圍內(nèi)視為精確質(zhì)量;而在20至10范圍內(nèi)將視為高精度質(zhì)量。
表面平滑度表面平面度是測(cè)量表面精度的一種,它用于測(cè)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(lái)測(cè)量的,它們是由多個(gè)波長(zhǎng)的測(cè)試源組成,一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)1/2的波長(zhǎng),平滑度為1λ,則代表一般的質(zhì)量級(jí)別;平滑度為λ/4,則代表精確的質(zhì)量級(jí)別;平滑度為λ/20,則代表高精度的質(zhì)量級(jí)別。公差(Tolerance):濾光片的公差,主要是在中心波長(zhǎng)與半寬帶上,因此濾光片產(chǎn)品公差范圍的標(biāo)明。
直徑公差一般情況下,濾光片直徑的公差影響在使用過(guò)程中的影響不是很大,但是要將光學(xué)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(chēng)為一般質(zhì)量,(±0.05 mm)稱(chēng)為精密質(zhì)量,(±0.01 mm)稱(chēng)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(chēng)為一般質(zhì)量,(±0.05mm)稱(chēng)為精密質(zhì)量,(±0.01mm)稱(chēng)為高質(zhì)量。