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滤光片常见参数及选型
更新时间:2024-04-18   点击次数:324次

滤光片常见参数

(1)通带:光能够通过的所在波长区域范围。

(2)带宽(FWHM):不同于通带的概念,它是指通带范围内最大透过率一半位置处的波段范围。又称半宽。

        例如,如果滤光片的最大透射率是 90%,那么滤光片达到透射率之 45% 时的波长将定义 FWHM 的上限和下限。

(3)中心波长(CWL):带宽的中心位置为中心波长或指滤光片在实际应用中所使用的波长。

传统的镀膜光学滤光片倾向于在中心波长附近达到最大的透射率,而镀加硬膜的光学滤光片往往在光谱带宽上有相当平坦的传输轮廓。

4)透射率(T):对可透过波段的光的透射能力。用百分比来表示。

例如:滤光片峰值透射率(Tp)>80%,是指光通过滤光片衰减后能够透过的最大值在80%之上,透射率越大,代表透光能力越好。

(5)峰值透射率:滤光片损耗后能透过的最大值。

(6)截止范围:通带之外的波段范围。

(7)截止率:(Block):截止范围内的波长所对应的透过率,又叫截止深度,用

来描述滤光片截止程度,透光率想要达到0 是不可能的,只能让滤光片的透过率接近于零,才能够更好的截止不想要的光谱。截止率可以用透过率来衡量,也可以用光密度(OD)来表示,它与透过率(T)的换算关系如下:OD=log10(1/T)。

(8)过渡带宽度:根据滤光片截止深度不同,只定的滤光片截止深度和透过率峰1/2 位置处之间允许的最大光谱宽度。

(9)斜率:通常描述边缘滤光片从高截止转换为高透射率的带宽。可以从各种起点和终点只定斜率,作为截止波长的百分比。

例如,将期望具有 1% 斜率的500 纳米长波通滤光片在 5 纳米(500 纳米的 1%)带宽上从 10% 的透射率转换为 80% 的透射率。

(10)入射角度:入射光与滤光片表面法线之间的夹角称为入射角度,当光线垂直入射时,其入射角为0°。

(11)有效孔径:光学器件中能有效利用的物理区域叫做有效孔径,通常和滤光片的外观尺寸相似,同心,尺寸略小。

(12)起始波长:在长波通滤光片中透射率增加至峰值的1/2 时所对应的波长,在带通滤光片中有时也可定义为5%或10%的峰值透过率所对应的波长。

(13)截止波长:指在短波通滤光片中透射率降低至峰值的1/2 时所对应的波长,在带通滤光片中有时也可定义为5%或10%的峰值透过率所对应的波长。

(14)表面质量:滤光片的表面质量,主要其表面会不可避免地有一些划痕和坑点等缺陷,表面质量常用的规格是由MIL-PRF-13830B 说明的划痕和坑点规格,坑点名称是通过以微米计的坑点直径除以10 来计算的,通常划痕坑点规格在80至 50 范围内将称之为标准质量;在 60 至 40 范围内视为精确质量;而在 20 至10 范围内将视为高精度质量。

(15)表面平滑度:表面平面度是测量表面精度的一种,它用于测量反射镜、窗口片、棱镜或平光镜等平面的偏差,平滑度的偏差通常是按波纹值(λ)来测量的,它们是由多个波长的测试源组成,一个条纹对应1/2 的波长,平滑度为1λ,

则代表一般的质量级别;平滑度为λ/4,则代表精确的质量级别;平滑度为λ/20,则代表高精度的质量级别。

(16)直径公差:一般情况下,滤光片直径的公差影响在使用过程中的影响不是很大,但是要将光学器件安装在固定器上的话,就要考虑直径公差了。通常情况下,直径的公差在(±0.1 mm)称为一般质量,(±0.05 mm)称为精密质量,(±0.01 mm)称为高质量。

(17)中心厚度公差中心厚度是表示滤光片中心部分的厚度。通常情况下,中心厚度的公差在(±0.2mm)称为一般质量,(±0.05mm)称为精密质量,(± 0.01mm)称为高质量。


选型参数

挑选合适的滤光片产品时,除了材质、尺寸和外观这些基础参数,对不同类型还需关注不同的性能参数:

1、带通/陷波滤光片:

需要关注的参数有:中心波长、半高宽、通带透过率、阻带光密度和损伤阈值等。

中心波长:一般滤光片的中心波长需要匹配光源。根据中心波长可将带通滤光片分为紫外带通滤光片、可见光带通滤光片和红外带通滤光片。

半高宽:根据半高宽的大小,这类滤光片有了更细致的分类,比如宽带、窄带等。半高宽越小,滤光就越精细。

通带透过率:描述了在透射波段的透过率,通带透过率越高越好。

阻带光密度:描述了在被阻挡波段的透过率,阻带透过率越低越好,一般用光密度(OD)来描述,高光密度值表示低透射率,低光密度则表示高透射率,即阻带光密度越大越好。

损伤阈值:反映了对光能量的承受能力,损伤阈值应大于入射光能量,避免损坏。

2、边通滤光片/二向色镜

需要关注的参数有:截止类型、截止或起始波长、过渡带带宽、通带透过率、阻带光密度/反射率和损伤阈值等。

截止类型:常见的有长波通、短波通两种,即超过/低于特定波长的光透射/反射。有一类特殊的多波段二向色镜可以实现在多个波段透射。

截止或起始波长:一般建议过渡带的波段范围中不含光源波长。

通带透过率:通带透过率越高越好。

阻带光密度:阻带透过率越低越好,阻带光密度越大越好。

反射率:在二向色镜中描述了在反射波段的反射率,反射率越高越好。

损伤阈值:反映了对光能量的承受能力,损伤阈值应大于入射光能量,避免损坏。

3、中性密度滤光片

需要关注的参数有:工作波长、透过率(光密度)、光密度公差和损伤阈值等。

工作波长:主要由基底材质和镀膜决定,一般为宽带,也可分为紫外衰减片、可见光衰减片和红外衰减片。

透过率:用光密度表示,即 OD 值,有时光密度也用衰减量(A)来描述,单位为dB,OD 值越大,透过率越低,衰减量越大。

光密度公差:反映了在工作波长范围内对光衰减的均匀性,公差越小,均匀性约好。

损伤阈值:反映了对光能量的承受能力,损伤阈值应大于入射光能量,避免损坏。通常反射型衰减片的损伤阈值高于吸收型衰减片。


其他分类:

根据主要应用领域,滤光片可分为荧光滤光片、拉曼滤光片、天文学滤光片、机器视觉滤光片等。其中荧光滤光片根据本身功能的不同,可分为激发滤光片、发射滤光片和二向色滤光片。


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