什么是光學濾光片？

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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。

光學濾光片

濾光片選擇性地透射光譜的一部分，同時拒絕透射其余部分。光學濾光片常用于顯微鏡、光譜學、化學分析和機器視覺，可提供各種過濾類型和精度等級。本應用筆記介紹了用于制造濾光片的不同技術、一些關鍵規(guī)范的定義以及偉創(chuàng)真空提供的各種濾光片的描述。

光學濾光片關鍵術語

雖然濾光片與其他光學組件有許多相同的規(guī)范，但是為了有效地了解并確定哪種濾光片*適合您的應用，應該了解濾光片中的許多特定規(guī)范。 

中心波長 (CWL)

用于定義帶通濾光片的中心波長描述頻譜帶寬的中點，濾光片在此之上傳輸。傳統(tǒng)的鍍膜光學濾光片傾向于在中心波長附近達到*大的透射率，而鍍加硬膜的光學濾光片往往在光譜帶寬上有相當平坦的傳輸輪廓。 

帶寬

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。帶寬又稱為FWHM（圖1）。

半峰全寬 (FWHM)

FWHM 描述帶通濾光片將傳輸?shù)念l譜帶寬。該帶寬的上限和下限是在濾光片達到*大透射率的 50% 時的波長下定義的。例如，如果濾光片的*大透射率是 90%，那么濾光片達到透射率之 45% 時的波長將定義 FWHM 的上限和下限。10 納米或更低的 FWHM 被認為是窄帶，通常用于激光凈化和化學檢測。25-50 納米的 FWHM 經(jīng)常用于機器視覺應用；超過 50 納米的 FHWM 被認為是寬帶，通常用于熒光顯微鏡應用。 

截止范圍

阻斷范圍是用于表示通過濾光片衰減的能量光譜區(qū)域的波長間隔（圖2）。阻斷程度通常會在光密度中指定。

斜率

斜率是通常在邊緣濾光片上定義的規(guī)范，如短波通或長波通濾光片，用來描述濾光片從高截止轉(zhuǎn)換為高透射率的帶寬?？梢詮母鞣N起點和終點指定斜率，作為截止波長的百分比。愛特蒙特光學有限公司通常將斜率定義為從 10% 傳輸點到 80% 傳輸點的距離。例如，將期望具有 1% 斜率的 500 納米長波通濾光片在 5 納米（500 納米的 1%）帶寬上從 10% 的透射率轉(zhuǎn)換為 80% 的透射率。 

光密度(OD)

光密度描述被濾光片阻斷或拒絕的能量量。高光密度值表示低透射率，低光密度則表示高透射率。6.0或更大的光密度用于極端的阻斷需求，如拉曼光譜或熒光顯微鏡。3.0-4.0的光密度是激光分離和凈化、機器視覺和化學檢測的理想選擇，而 2.0 或更少的光密度是顏色排序和分離光譜順序的理想選擇。

二向色性濾光片

二向色性濾光片是用于取決于波長透射率或反射光的濾光片類型；特定波長范圍透射的光則鑒于不同范圍的光線反射或吸收（圖4）。二向色性濾光片常用于長波通和短波通應用。

起始波長

起始波長是用于表示在長波通濾光片中透射率增加至50%波長的術語。起始波長由圖5中的λcut-on起始表示。

截止波長

截止波長是用于表示在短波通濾光片中透射率降低至50%波長的術語。截止波長由圖6中的λcut-off截止表示。

光學濾光片制造技術

吸收性和二向色性濾光片

范圍廣泛的光學濾光片可分成兩大類：吸收性和二向色性。兩者的區(qū)別不在于它過濾什么，而是如何濾光。吸收性濾光片的光線阻斷以玻璃基片的吸收特性為基礎。換句話說，被阻斷的光線不會反射回濾光片；相反的，光線被它吸收且包含在濾光片內(nèi)。在系統(tǒng)內(nèi)多余的光線形成噪音的問題時，吸收性濾光片是理想的選擇。吸收性濾光片也具有角度不敏感的額外功能；光線可從各種角度入射濾光片且濾光片將保持其透射和吸收特性。

相反的，二向色性濾光片的運作是反射多余的波長并透射所需的頻譜部分。在一些應用中，這是一個需要的效果，因為光可以通過波長分開為兩個來源。這可通過增加單層或多層不同折射指數(shù)的材料完成干涉光波性質(zhì)來實現(xiàn)。在干涉濾光片，光從較低折射率材料的移動將反射高折射率材料；只有特定角度和波長的光將積極干涉?zhèn)魅牍馐⒋┻^材料，而其他所有的光線將相消干涉并反射材料（圖7）。

與吸收性濾光片不同，二向色性濾光片具有極高的角度敏感。當用于任何角度的設計用途之外時，二向色性濾光片無法滿足*初標示的透射率和波長規(guī)格。通過二向色性濾光片提高入射角將使它移向較短的波長（即對藍波長）；降低角度則會移向較長的波長（即對紅波長）。

探索二向色性帶通濾光片

帶通濾光片用于廣泛的行業(yè)，可以是二向色性或彩色基片。二向色性帶通濾光片是由兩種不同的技術制造的：傳統(tǒng)和加硬濺射法，或鍍加硬膜。這兩種技術通過在玻璃基片上交替的高與低折射率材料的多層沉積實現(xiàn)其獨特的透射率和反射特性。事實上，根據(jù)應用的不同，在特定基片上每面可能有超過100層材料沉積。

傳統(tǒng)鍍膜濾光片和加硬濺射法濾光片之間的差別是基片層數(shù)。在傳統(tǒng)鍍膜帶通濾光片，不同的指標材料層沉積在多個基片上然后再夾在一起。例如，假設圖7中的圖片重復疊加甚至超過100倍。這個技術導致降低透射率的厚濾光片。透射的減少是由于入射光穿過并通過數(shù)個基片層被吸收和/或反射所導致的。相反的，在加硬濺射法帶通濾光片，不同的指標材料只沉積在單個基片上 圖8）。這個技術導致高透射率的薄濾光片。

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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。

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