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滤光片的选型和常规指标介绍

滤光片的原理和分类

       滤光片是一种按照需求改变入射光的光谱强度分布的光学元件,可以有针对性地选择光谱波长透过、反射、截止、衰减。滤光片的滤光原理是建立在不同类型光学现象上的,根据不同的滤光原理,大致可将滤光片分成以下四大类,吸收滤光片、干涉滤光片、色散滤光片、双折射滤光片。其中产品最成熟、应用最广泛的是吸收滤光片和干涉滤光片

 

       吸收滤光片

       吸收滤光片是在塑料或玻璃基材中加入特种染料制成,根据同一材料对不同波长光的吸收本领不同,就可以起到滤波目的。最常见的为颜色玻璃滤光片,优点是稳定、均匀、具有良好的光学质量,且价格相对较低,缺点是其通带比较大,一般很少低于30nm。

 

       干涉滤光片

       干涉滤光片是利用真空镀膜法在玻璃表面形成一定厚度的光学薄膜制成,通常由多层薄膜构成,利用干涉原理使特定光谱范围的光通过。干涉滤光片种类繁多,用途不一,常见的干涉滤光片有截止滤光片带通滤光片二向色滤光片

   

   截止滤光片,能把光谱分成两个区,一个区的光不能通过(截止区),而另一个区的光能充分通过(通带区),典型的截止滤光片有:长波通滤光片短波通滤光片

       图2为典型的长波通滤光片的光谱透射率曲线。

图2 长波通滤光片光谱透过率曲线

带通滤光片,只允许特定波段的光通过,通带以外的光截止,带通滤光片光学指标主要是中心波长、半带宽,根据需要,带通滤光片的通带可从红外到紫外,根据带宽大小分为:

窄带滤光片,通带较窄的(带宽小于30nm的)

宽带滤光片,带宽大于60nm以上的;

二向色滤光片,用于选择性地通过光的一小范围颜色,同时反射其他颜色。

除此之外,其他常见的滤光片:

中性密度滤光片,也叫衰减片,用来避免强光对相机传感器或其他光学件造成损伤,会吸收或反射未被透射的光线部分,以均匀地减少某一部分的光谱中的透射率。

荧光滤光片,是应用于生物医学和生命科学仪器的关键元件,主要作用是在生物医学荧光检验分析系统中分离和选择物质的激发光与发射荧光的特征波段光谱。

带通滤光片光谱透过率曲线

二向色滤光片光谱透过率曲线

中性密度滤光片光谱透过率曲线

荧光滤光片光谱透过率曲线

滤光片的技术指标

有关滤光片几个易混名词解释:

    带通:在光谱曲线中,光线实际通过的区域叫做通带。
    截止范围:表示通过滤光片衰减的能量光谱区域的波长间隔,简单的理解就是通带以外的范围。
    中心波长:在带通滤光片中,透射率等于峰值透射率50%时波长之间的中点。

半带宽:在带通滤光片中,透射率等于峰值透射率50%时的波长点的差值。见图中蓝色虚线标注所示

    透过率:目标波段的通光能力,通常以百分比表示,数值越大,代表透光能力越好。

截止率:又叫截止深度,表示截止区所对应的透过率T, 截止率可以用透射百分比来表示,也可以用光密度(OD)来表示,其换算关系为:

即高光密度值表示非常低的透过率,低光密度则表示高的透过率。

    过渡带宽度:根据滤光片截止深度数值不同,指定的滤光片截止深度和50%透过率点之间允许的最大光谱宽度
    边缘陡度:即[(λT80-λT10)/λT10] *100% 

滤光片的应用和选型

​       联合光科是标准的滤光片光学供应商,能够提供截止、带通、分光、衰减等多种类型的滤光片,每个类型滤光片又有各种透射带、不同尺寸、不同透射率、不同截止深度的产品可供选择。

       联合光科现也推出了一系列的高性能滤光片,包括:超陡长波通滤光片、陡长波通滤光片、高性能二向色分光滤光片、高性能窄带通滤光片、荧光滤光片具有深截止,超陡度,高透过,窄带宽、高激光损失阈值等优势以截止滤光片和带通滤光片为例,普通滤光和高性能滤光片主要参数对比见表1。从滤光片的透光曲线可以更直观的看到高性能滤光片的优势

表1 普通滤光片和高性能滤光片主要参数对比

​图3 普通长波通滤光片和超陡长波通滤光片透光曲线对比

高性能窄带滤光片

高性能二向色滤光片

荧光滤光片

联合光科可提供滤光片标准品及应用领域如表2。同时,联合光科也可根据您的需求为您定制滤光片。

表2 联合光科可提供滤光片标准品及应用领域

    

从众多滤光片产品中选择合适的产品,大体可以参考以下步骤:

    1.  根据希望滤光片在光路中实现的功能,截止、带通、分光、衰减等,确定所需滤光片的类型

    2.  根据光路透射/反射/衰减光谱范围、透射率、尺寸等的要求选择合适的产品

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