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    光學濾光片的性能指標

      濾光片的性能指標是使用一種語言對濾光片性能進行必要的描述,且所用說明的語言可以被系統設計者、用戶、濾光片的制造者等很容易的接受。有時濾光片生產者會根據濾光片可實現的性能進行編寫,可能為了用戶,或者并沒有明確應用的標準產品目錄,這里我們不討論后者。在大多數情況下,性能指標常常是由系統設計者來編寫的。為了從系統中獲得理想的性能,設計者會在指標中描述濾光片所要求的性能。在編寫這樣的指標時,首先必須回答的一個問題是:濾光片是用來做什么的?濾光片的目的必須被清楚地確定下來,并且這將會是編寫工作的基礎。對于如何具體說明性能詳情,確實沒有系統的方法。有時,濾光片所應用的系統性能必須達到一定的水平,否則在進一步說明中將會沒有著重點。濾光片的性能應該可以很容易的確定下來,但是,這常常不是一件容易的事情。對于性能來說,不存在絕對的要求,性能應該在復雜性或可能價格允許的范圍內盡可能的高。在這種情況下,系統采用不同性能的濾光片,其性能必須與其造價、復雜性,以及能否對合理情況作出判斷相平衡。最終的指標將會是所要求的情況與可實現的情況的折中。

    濾光片

      這里舉一個例子,讓我來簡單地思考這個問題:在連續譜中如何獲得一條譜線。很明顯,需要的是窄帶濾光片,但是需要什么樣的帶寬和什么類型的濾光片呢?濾光片透射的譜線能量主要取決于其峰值透過率(假設在問題中濾光片的峰值位置總可以調整到譜線),而連續譜的能量將取決于透射率曲線下方的總面積,包括遠離峰值的波長截止區。通帶越窄,則譜線與連續譜的對比度就越高,特別是隨著通帶的變窄,一般會提高截止度。然而,由于通帶的變窄會增加制造苦難,所以通帶越窄,造價會越高;并且由于進一步增加光非準直性的敏感度,所以也會使得可允許焦比變大。這里的后一點意味著,對于相同的視場,擁有較窄帶寬的濾光片必須做的更大,這樣可以使用較大的焦比,但這會增加制作難度和整個系統的復雜性。另一個提高濾光片性能的方法是增大通帶的邊緣陡度但仍保持相同的寬帶。一個矩形的通帶形狀和具有相同半寬度的簡單法布里-珀羅濾光片相比,有更高的對比度,并且該通帶有一個額外的優勢是,遠離濾光片峰值的截止度也會變得更大。通過1/10帶寬或1/100帶寬描述,這一邊緣陡度可以被確定。同樣地,邊緣越陡,制作越困難,并且造價越高。

      重 點 參 數

      1、由于率光片像其他任何人造產品一樣,不能制造得出完全符合說明書的規范,因此一些允許值必須說明。對于窄帶濾光片,應該給定容差的主要參數是:峰值波長、峰值透射率和帶寬。因為幾乎所有的應用中都是峰值透過率越高越好,通常說明它的下限就足夠。對于峰值波長容差主要有兩個方面。

      第一,在濾光片表面上峰值波長的均勻性。在薄膜上總會有一些變化,盡管非常小,但必須給定一定的限度。通常最好在規格中限定均勻性誤差,使其不超過半寬度的三分之一。

      第二,在濾光片的整個區域上測量平均峰值波長的誤差。這個允許值常常是正的,因此濾光片總是可以通過傾斜來調整到正常波長。對于給定的寬度,在任何應用中所允許的傾斜量將在很大程度上由系統的孔徑和市場來決定,因為隨著傾斜角的增大,濾光片所能接收的入射角的全部范圍會下降。

      2、在光學性能指標中另一個重要的參數是截止區的截止度,這一濾光片的寬帶也應該被規定,并且給予其一個允許量,但是因為非常準確地控制帶寬很困難,通常不能夠將帶寬限制得很嚴格,并且允許量應該盡可能的寬,一般來說,不小于標準值的0.2倍,除非它有特殊要求。

      3、參數可以通過多個不同的方式來定義,或者是整個范圍內的平均透過率,或者是整個范圍內任意波長的絕對透射率,它們都可以給出一個上限。第一種常常應用在干擾源時連續譜的情況,第二種應用于線源,在這種情況下,所應用的波長如果是已知的,則應該說明。

      另一種完全不同的濾光片性能的說明方法是繪制透射率隨波長變化的包絡,率光片的性能一定不能落在包絡所覆蓋的區域之外重要的是對率光片的接受角也應該作出說明。這種類型的指標要比上面提到的第一種更明確,然而,這種指標說明存在一個不足,那就是當用平均值可能剛好的時候,該方法用絕對的方式對每個環節進行描述,這就可能顯得非常苛刻。進一步來講,我們不可能設計一種測試方式來確定濾光片是否符合這種類型的絕對指標,測試儀器的有限寬帶洗后都會影響。因此,如果要用這種方法來描述濾光片,建議包括一個注釋,測試儀器的有限寬帶最后都會影響。因此,如果要用這種方法來描述濾光片,建議包括一個注釋,也就是在每一個波長上所描述的濾光片性能是一定間隔上性能的平均。

      一般來說,關于光學性能指標描述已經幾乎不用再補充了。在任何一種應用中,這些原因將會表現出不同的重要性,并且每種情況在很大程度上必須從他們自身的目標來考慮。很明顯,在這一領域,重要的是系統設計者與濾光片設計者的工作緊密結合起來。

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