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    窄帶濾光片的六大指標介紹

      所謂窄帶濾光片,是從帶通濾光片中細分出來的,其定義與帶通濾光相同,也就是這種濾光片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。

      01、中心波長

      窄帶濾光片的中心波長一般就是儀器或設備的工作波長,它是指通帶中心位置的波長。圖1為窄帶濾光片的透過率曲線示意圖。在圖中,中心波長的具體定義如下:

      其中,分別對應透過率為峰值的一半時通帶左側和右側的波長位置
    ,在實際生產過程中,中心波長的位置與設計值總有或多或少的一點差異,所以在規定中心波長時,一般都要加上一個容差范圍。這個容差范圍是由實際使用條件決定的,通常情況下,帶寬越窄,容差就越小。比如對10nm左右的帶寬,中心波長的容差一般只允許到±2nm,對于30nm以上的帶寬,就可以放寬到±5nm。

    濾光片

      02、 帶寬

      帶寬是指通帶中透過率為峰值透過率的一半的兩個位置之間的距離,有時也叫半高寬(不叫半帶寬),英文字母經常用FWHM(Full Width at Half
    Maximum)表示。具體的帶寬值定義如下:

      帶寬也是有容差的,其容差范圍也帶寬本身大小有關,一般來說帶寬越小,容差也跟著減小。帶寬的選擇與采用的光源、需要的信號波長范圍以及干擾的大小有關,針對應用實例將會進一步討論。

      03、峰值透過率

      峰值透過率是指帶通濾光片在通帶中最高的透過率大小。峰值透過率的高低要求視使用場合不同而不同。在噪聲抑制和信號大小的要求中,如果對信號大小更關注,希望能提高信號的強度,這種情況下需要高的峰值透過率,如果對噪聲抑制更加關注,希望得到更高的信噪比,則可以降低一些峰值透過率的要求,而提高截止深度的要求。

      04、截止范圍

      截止范圍是指除了通帶以外,要求截止的波長范圍。對于窄帶濾光片來說,有一段是前截止,就是截止波長小于中心波長的一段,還有一段長截止,截止波長高于中心波長的那一段。如果細分的話,要對兩個截止波段分別進行描述,但一般情況下只要指明窄帶濾光片需要截止的最短波長和最長波長就可以知道該濾光片的截止范圍了。在確定截止范圍時,不能簡單地說"除了通帶以外,其他的都不需要",這樣描述過于理想化,在實際制作過程中會遇到麻煩。

      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。

      05、截止深度

      截止深度是指截止帶中允許能透過光的最大透過率大小。對不同的應用系統對截止深度要求不同,比如對于使用在激發光熒光的場合,一般要求截止深度在T<0.001%以下,在普通的監控識別系統中,截止深度T<0.5%有時已經足夠。具體的截止深度視光源的強度、干擾光的大小以及對信噪比的需求來定。同樣的,我們在確定截止深度指標時不能說"除了通帶以外,截止帶的所有光透過率為零!"

      為簡便起見,經常用OD值來表示截止深度。OD值與透過率之間的關系如下所示:

      比如T<0.01%,其透過率為10-4,對應OD值為4,對于T<1%,對應的OD值為2。

      06、入射角度

      入射角是指入射光線與濾光片法線之間的夾角。如圖2所示。

    濾光片

      不要把入射角誤解為光源位置與濾光片中心的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裝到濾光片的中心法線上,光線還是發散的,也就是入射角不會是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。圖3是以850nm窄帶濾光片為例,當入射角度增大時,中心波長的位置不斷向短波移動。只要是干涉濾光片,這個角度效應無法避免,這是干涉濾光片的基本特性。從圖中可以看出,當一個850nm的窄帶濾光片在50°下使用時,它不再是一個850nm的窄帶濾光片,而變成了770nm的窄帶濾光片。有些用戶會反映,在用廣角鏡頭拍攝物體時,加了窄帶濾光片后,發現只能拍到中間部分的物體,邊上的都很暗,以為窄帶濾光片只有中間透,邊緣不透,這種認識是不對的,窄帶濾光片整個表面都是均勻的,主要還是因為大角度入射時,濾光片的透光波段向短波移了,而短波部分又沒有光源造成的。

    濾光片

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