各种滤光片的类型和关键指标,滤光片的主要参数

从原理上上，滤光片可以分为多个类型，下面分别对这些不同类型的滤光片进行介绍。

1、 吸收滤光片(Barrier filter)

是在树脂或玻璃材料中混入特殊染料制成，根据对不同波长光吸收的能力不同，就可以起到滤波的作用效果。带颜色的玻璃滤光片在市场上的普及最广，其优点是稳定、均匀、具有良好的光束质量，而且制造成本低廉，但是它的存在通带比较大的缺点，通常很少有低于30nm的。

2、干涉滤光片（Bandpass interference filters）

它采用了真空镀膜的方法，在玻璃的表面镀了一层具有特定厚度的光学薄膜，通常一块玻璃要由多层薄膜叠加而成，利用干涉原理从而让特定光谱范围的光波透过。干涉滤光片的种类繁多，它们应用领域也不同，其中应用比较多的干涉滤光片有带通滤光片、截止滤光片、二向色滤光片。

 

(1)带通滤光片（Bandpass Filters）

只可以使某个特定波长或窄波段的光透过，通带之外的光不能够透过。

带通滤光片光学指标主要是：中心波长（CWL）、半带宽（FWHM)。

根据带宽大小分为：带宽＜30nm为窄带滤光片；带宽＞60nm以上的为宽带滤光片。

(2)截止滤光片（Cut-off filter）

可以将光谱分为两个区域，一个区的光不能通过称此区为截止区，而另一个区的光能够充分通过称为通带区，典型的截止滤光片有长波通滤光片和短波通滤光片。

长波通滤光片: 是指特定的波长范围内，长波方向是透过的，而短波方向是截止的，起到隔离短波的作用。

短波通滤光片:  短波通滤光片是指特定的波长范围内，短波方向是透过的，而长波方向是截止的，起到隔离长波的作用。

(3)二向色滤光片(Dichroic filter)

可以根据需要选择想要通过光的一小范围颜色，并且对其他颜色进行反射。

 

还有一些其他类型的滤光片：

中性密度滤光片（Neutral Density Filters）

也称为衰减片，它是用来防止强光源使相机的传感器或光学元件损伤，能够吸收或反射掉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(Fluorescence Filters)

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，是应用于生物医学和生命科学仪器的关键元件。

 

天文滤光片（Astronomy Filters）

在拍摄天文照片过程中，用来减小光污染对照片质量的影响的一种滤光片。

 

滤光片的关键指标

 

通带：光能够通过的所在波长区域范围就叫做通带。

带宽（FWHM）： 带宽是一个波长范围，用于表示频谱通过入射能量穿过滤光片的特定部分，用最大透过率一半处的宽度表示，又称为半宽，单位为nm。例如：滤光片峰值透过率是80％，那么1/2就是40％，40％所对应的左右波长是700nm和750nm，那半带宽就是50nm。半宽小于20nm的称为窄带滤光片，大于20nm的称为带通滤光片或者宽带通滤光片。

中心波长（CWL）：指带通或窄带滤光片的峰值透射波长，或是带阻滤光片的峰值反射波长，在峰值透过率的1/2波长之间的中点，也就是带宽的中点处叫做中心波长。

透射率（T）： 是指得对目标波段的通过能力，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。

截止范围：是用于表示通过滤光片损耗的能量光谱区域的波长间隔，也就是通带之外的波长范围，

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）

过渡带宽度:根据滤光片截止深度不同，指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。

边缘陡度: 即[(λT80-λT10)/λT10] *100% 

高反（HR）:  光通过滤光片大部分被反射。

高透（HT）:  透过率高，光通过滤光片能量损耗非常小。

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°。

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。

起始波长：起始波长是指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。

截止波长：截止波长是用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。

 

滤光片的表面规格和尺寸参数

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，表面质量最常用的规格是由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。

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。

 

公差（Tolerance）：滤光片的公差，主要是在中心波长与半宽带上，因此滤光片产品公差范围的标明。

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。

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。

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