Различные типы фильтров и основные характеристики

Различные типы фильтров и основные характеристики

В принципе, оптические фильтры можно разделить на несколько типов, и эти различные типы оптических фильтров представлены ниже.

1. Абсорбционный фильтр: Абсорбционный фильтр изготавливается путем смешивания специальных красителей со смолой или стеклянными материалами.По способности поглощать свет разной длины волны может играть роль фильтрующего.Цветные стеклянные фильтры наиболее широко используются на рынке.Его преимуществами являются стабильность, однородность, хорошее качество луча и низкая стоимость производства, но у него есть недостаток, заключающийся в относительно большой полосе пропускания, которая редко бывает ниже 30 нм.

2. Интерференционный фильтр. В интерференционном фильтре применяется метод вакуумного покрытия, при котором на поверхность стекла наносится слой оптической пленки определенной толщины.Обычно стекло изготавливается из многослойных пленок, а принцип интерференции используется для достижения возможности прохождения световых волн в определенном спектральном диапазоне.Существует множество типов интерференционных фильтров, и области их применения также различны.Среди них наиболее широко используемыми интерференционными фильтрами являются полосовые фильтры, отсекающие фильтры и дихроичные фильтры.

(1) Полосовые фильтры могут пропускать свет только определенной длины волны или узкой полосы, и свет за пределами полосы пропускания не может пройти.Основными оптическими показателями полосовых фильтров являются: центральная длина волны (CWL), половинная ширина полосы (FWHM) и коэффициент пропускания (T%).По размеру полосы пропускания его можно разделить на узкополосные фильтры с полосой пропускания менее 30 нм;широкополосные фильтры с полосой пропускания более 60нм.

(2) Отсечной фильтр (Cut-off filter) может разделить спектр на две области.Свет в одной области не может пройти через эту область, называемую областью отсечки, в то время как свет в другой области может полностью пройти через нее, называемую областью полосы пропускания.Типичными отсекающими фильтрами являются фильтры длинного и короткого прохода.Длинноволновый фильтр: относится к определенному диапазону длин волн, длинноволновое направление передается, а коротковолновое направление отсекается, что играет роль изоляции коротких волн.Коротковолновый проходной фильтр: Коротковолновый проходной фильтр относится к определенному диапазону длин волн, коротковолновое направление передается, а длинноволновое направление отсекается, что играет роль изоляции длинных волн.

(3) Дихроичный фильтр (Dichroic filter) может выбирать небольшой диапазон цветов, которые хотят пропускать свет в соответствии с потребностями и отражать другие цвета.Существуют и другие типы фильтров: Фильтры нейтральной плотности (фильтры нейтральной плотности), также известные как поглощающие пленки, используются для предотвращения повреждения сенсора камеры или оптических компонентов сильными источниками света и могут поглощать или отражать свет, который не был поглощен. .Часть проходящего света, которая равномерно снижает коэффициент пропускания в определенной части спектра.

Основная функция флуоресцентных фильтров заключается в разделении и выборе спектров характеристических полос возбуждающего света и испускаемой флуоресценции веществ в системе биомедицинского флуоресцентного контроля и анализа.Это ключевой компонент, используемый в биомедицинских и медико-биологических приборах.

Астрономические фильтры — это своего рода фильтры, используемые для уменьшения влияния светового загрязнения на качество фотографий в процессе съемки астрономических фотографий.

Фильтры нейтральной плотности обычно делятся на поглощающие и отражающие.Отражающий фильтр нейтральной плотности использует принцип тонкопленочной интерференции для передачи части света и отражения другой части света (обычно этот отраженный свет больше не используется), этот отраженный свет легко формирует рассеянный свет и снижает точность эксперимента. , поэтому, пожалуйста, используйте коллектор света серии ABC для сбора отраженного света.Поглощающие фильтры нейтральной плотности обычно относятся к самому материалу или после того, как некоторые элементы смешаны с материалом, которые поглощают некоторые определенные длины волн света, но не влияют или оказывают незначительное влияние на другие длины волн света.Как правило, порог повреждения поглощающих фильтров нейтральной плотности ниже, и после длительного использования возможно выделение тепла, поэтому при их использовании следует соблюдать осторожность.

Основные характеристики оптических фильтров

Полоса пропускания: диапазон длин волн, через который может проходить свет, называется полосой пропускания.

Полоса пропускания (FWHM): Полоса пропускания представляет собой диапазон длин волн, используемый для представления определенной части спектра, проходящей через фильтр через падающую энергию, выраженную шириной на половине большего коэффициента пропускания, также известной как половина ширины, в нм.Например: пиковое пропускание фильтра составляет 80%, затем 1/2 составляет 40%, а левая и правая длины волн, соответствующие 40%, составляют 700 нм и 750 нм, а половина полосы пропускания составляет 50 нм.Фильтры с полушириной менее 20 нм называются узкополосными фильтрами, а фильтры с полушириной более 20 нм называются полосовыми фильтрами или широкополосными фильтрами.

Центральная длина волны (CWL): Относится к пиковой длине волны передачи полосового или узкополосного фильтра или пиковой длине волны отражения полосно-заграждающего фильтра, средней точке между 1/2 длины волны пикового коэффициента пропускания, то есть полосе пропускания. называется центральной длиной волны.

Коэффициент пропускания (T): относится к пропускной способности целевой полосы, выраженной в процентах, например: пиковый коэффициент пропускания фильтра (Tp) > 80% относится к свету, который может пройти через фильтр после затухания.Когда максимальное значение выше 80%, чем больше коэффициент пропускания, тем лучше способность пропускания света.Диапазон отсечки: используется для представления интервала длин волн области энергетического спектра, теряемой фильтром, то есть диапазона длин волн за пределами полосы пропускания.Коэффициент отсечки (блок): Коэффициент пропускания, соответствующий длине волны в диапазоне отсечки, также известный как Глубина отсечки, используется для описания степени отсечки фильтра.Коэффициент пропускания света не может достигать 0. Только делая коэффициент пропускания фильтра близким к нулю, можно лучше отсекать нежелательный спектр.Коэффициент отсечки может быть измерен по коэффициенту пропускания, а также может быть выражен оптической плотностью (OD).Соотношение преобразования между ним и коэффициентом пропускания (T) следующее: OD=log10(1/T) Ширина полосы перехода: в соответствии с фильтром Глубина отсечки различна, и большая ширина спектра разрешена между от глубины и 1/2 положения пика пропускания.Крутизна кромки: т.е. [(λT80-λT10)/λT10] *

Высокая отражательная способность (HR): большая часть света, проходящего через фильтр, отражается.

Высокий коэффициент пропускания (HT): коэффициент пропускания высок, а потери энергии света, проходящего через фильтр, очень малы.Угол падения: угол между падающим светом и нормалью к поверхности фильтра называется углом падения.Когда свет падает вертикально, угол падения равен 0°.

Эффективная апертура: Физическая площадь, которую можно эффективно использовать в оптических устройствах, называется эффективной апертурой, которая обычно аналогична размеру внешнего вида фильтра, концентрична и немного меньше по размеру.Начальная длина волны: Начальная длина волны относится к длине волны, соответствующей увеличению коэффициента пропускания до 1/2 пика в длинноволновом фильтре, и иногда она может быть определена как 5% или 10% пика в полосе пропускания. пропускающий фильтр Длина волны, соответствующая коэффициенту пропускания.

Длина волны отсечки: длина волны отсечки относится к длине волны, соответствующей моменту, когда коэффициент пропускания в коротковолновом фильтре уменьшается до 1/2 от пикового значения.В полосовом фильтре его иногда можно определить как пиковое пропускание 5% или 10%.Длина волны, соответствующая пропускной способности.

Характеристики поверхности и размерные параметры фильтров Качество поверхности

Качество поверхности фильтра в основном имеет дефекты, такие как царапины и ямки на поверхности.Наиболее часто используемыми характеристиками качества поверхности являются царапины и ямки, указанные в MIL-PRF-13830B.Название ямок рассчитывается путем деления диаметра ямок в микронах на 10, обычно спецификацию ямок царапин называют стандартным качеством в диапазоне от 80 до 50;качество в диапазоне от 60 до 40;и диапазон от 20 до 10 будет считаться качеством высокой точности.

Качество поверхности: качество поверхности является мерой точности поверхности.Он используется для измерения отклонения плоскостей, таких как зеркала, окна, призмы или плоские зеркала.Отклонение гладкости обычно измеряется значением гофрировки (λ), которое состоит из тестовых источников с несколькими длинами волн, одна полоса соответствует 1/2 длины волны, а гладкость равна 1λ, что представляет собой общий уровень качества;гладкость λ/4, что представляет собой уровень качества;гладкость λ/20, представляет собой высокоточный уровень качества.

Допуск: Допуск фильтра в основном касается центральной длины волны и половины полосы пропускания, поэтому указан диапазон допуска продукта фильтра.

Допуск на диаметр: в целом влияние допуска на диаметр фильтра при использовании невелико, но если оптическое устройство должно быть установлено на держателе, необходимо учитывать допуск на диаметр.Обычно допуск диаметра в (±0,1 мм) называется общим качеством, (±0,05 мм) — прецизионным качеством, а (±0,01 мм) — высоким качеством.

Допуск по толщине в центре: Толщина в центре — это толщина центральной части фильтра.Обычно допуск толщины центра (±0,2 мм) называется общим качеством, (±0,05 мм) называется прецизионным качеством, а (±0,01 мм) называется высоким качеством.