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窄帶濾光片是什么?有哪些參數指標?

2024-03-26 派大星

窄帶濾光片,是由帶通濾光片分出來的一種,其定義與帶通濾光片一致,在特定的波段允許光信號通過,而偏離這個波段以外的兩側光信號被阻止,窄帶濾光片的通帶相對來說比較窄,一般為中心波長值的5%以下。其原理基于薄膜的干涉效應,通過在玻璃或其他透明基底上鍍制多層光學薄膜,這些薄膜具有不同的折射率和厚度,經過精心設計,以使得當光波通過這些膜層時,特定波長的光波會發生相長干涉,從而增強透射;而其他波長的光波則會發生相消干涉,被反射或吸收。窄帶相比于寬帶擁有較低的半帶寬,一般半帶寬在30nm左右及以下,超過40nm一般為寬帶。


 窄帶濾光片是什么?有哪些參數指標?


窄帶參數描述 

中心波長:窄帶濾光片的中心波長一般指的是儀器或設備的工作波長,一般指的是通帶中心位置的波長,根據以下圖中窄帶透過率曲線圖,我們可以看出,中心波長λc=(λL+λR)/2,其中λL和λR為峰值一般對應的波長值。


 光譜參考圖


中心波長在實際生產情況總有一點波動差異,所以在規定中心波長一般會給一個容差范圍,這個容差范圍根據實際應用條件而決定,通常狀態喜愛,帶寬越窄,容差也就越小,比如10nm左右的帶寬,中心波長一般只允許在±2nm,對于30nm以上的寬帶濾光片而言,這個差值就可以放寬到±5nm。

 

帶寬:指的是通帶內峰值透過率一半的兩個位置之間的波長距離,一般也叫半高寬,半峰寬,不叫半帶寬,英文縮寫FWHM(Full Width at Half Maximum),計算方式以上圖參數標記為FWHM=λR-λL,表示λR與λL波長的差值,帶寬也存在容差,容差范圍與帶寬本身大小有關,帶寬越小,容差也越小。

 

峰值透過率:指帶通濾光片在通帶中最高透過率的數值。峰值透過率的高低根據實際使用場合改變,具體得看噪聲抑制與信號大小的要求,信號大小更關注,對信號強度的要求提高,就需要配置更高的峰值透過率;如果更加注重對噪聲抑制,希望得到更好的信噪比(db),則可以降低峰值透過率的要求,提高對截止深度的要求。

 

截止范圍:指除了通帶以外,要求截止的波長范圍。一般指明窄帶濾光片最短波長和最長波長,就可以知道該濾光片的截止范圍,雖然理想上來說除通帶以外的范圍,但在現實制作上很難,截止范圍的選擇與采用的光源、所處的干擾光波長范圍和所用的接收器的光譜響應范圍有關。

 

截止深度:指截止帶中能夠允許透過光最大透過率的數值,實際上根據不同的應用對截止深度要求也隨之不同,如激發光熒光,要求截止深度T要低于0.001%以下;普通監控識別系統,截止深度T只要低于0.5%即可,這個截止深度取決于光源強度、干擾光大小以及信噪比需求,當然我們無法保證除通帶外,截止帶所有光透過率為0。截止深度常用OD值表示,它于透過率的關系式為:OD = -log10 (T),如T<0.01%,計算得出OD為4。


 光源入射角照射圖


入射角:指入射光線與濾光片法線之間的夾角。入射角并非完全是光源位置與濾光片中心連線和濾光片法線之間的夾角,如果沒經過準直光路,即使是把光源位置安到濾光片中心法線上,光線還是發散的,也就是入射角不會為0°。 如果入射光線與濾光片的法線夾角有一定范圍,那么要指明這個夾角的具體范圍,因為干涉濾光片的設計對角度十分敏感,對于0°下設計的窄帶濾光片,如果在不同角度下使用,其效果是完全不同的。

標簽: 窄帶濾光片
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