窄带滤光片是什么?有哪些参数指标?
窄带滤光片,是由带通滤光片分出来的一种,其定义与带通滤光片一致,在特定的波段允许光信号通过,而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止,窄带滤光片的通带相对来说比较窄,一般为中心波长值的5%以下。其原理基于薄膜的干涉效应,通过在玻璃或其他透明基底上镀制多层光学薄膜,这些薄膜具有不同的折射率和厚度,经过精心设计,以使得当光波通过这些膜层时,特定波长的光波会发生相长干涉,从而增强透射;而其他波长的光波则会发生相消干涉,被反射或吸收。窄带相比于宽带拥有较低的半带宽,一般半带宽在30nm左右及以下,超过40nm一般为宽带。
窄带参数描述
中心波长:窄带滤光片的中心波长一般指的是仪器或设备的工作波长,一般指的是通带中心位置的波长,根据以下图中窄带透过率曲线图,我们可以看出,中心波长λc=(λL+λR)/2,其中λL和λR为峰值一般对应的波长值。
中心波长在实际生产情况总有一点波动差异,所以在规定中心波长一般会给一个容差范围,这个容差范围根据实际应用条件而决定,通常状态喜爱,带宽越窄,容差也就越小,比如10nm左右的带宽,中心波长一般只允许在±2nm,对于30nm以上的宽带滤光片而言,这个差值就可以放宽到±5nm。
带宽:指的是通带内峰值透过率一半的两个位置之间的波长距离,一般也叫半高宽,半峰宽,不叫半带宽,英文缩写FWHM(Full Width at Half Maximum),计算方式以上图参数标记为FWHM=λR-λL,表示λR与λL波长的差值,带宽也存在容差,容差范围与带宽本身大小有关,带宽越小,容差也越小。
峰值透过率:指带通滤光片在通带中最高透过率的数值。峰值透过率的高低根据实际使用场合改变,具体得看噪声抑制与信号大小的要求,信号大小更关注,对信号强度的要求提高,就需要配置更高的峰值透过率;如果更加注重对噪声抑制,希望得到更好的信噪比(db),则可以降低峰值透过率的要求,提高对截止深度的要求。
截止范围:指除了通带以外,要求截止的波长范围。一般指明窄带滤光片最短波长和最长波长,就可以知道该滤光片的截止范围,虽然理想上来说除通带以外的范围,但在现实制作上很难,截止范围的选择与采用的光源、所处的干扰光波长范围和所用的接收器的光谱响应范围有关。
截止深度:指截止带中能够允许透过光最大透过率的数值,实际上根据不同的应用对截止深度要求也随之不同,如激发光荧光,要求截止深度T要低于0.001%以下;普通监控识别系统,截止深度T只要低于0.5%即可,这个截止深度取决于光源强度、干扰光大小以及信噪比需求,当然我们无法保证除通带外,截止带所有光透过率为0。截止深度常用OD值表示,它于透过率的关系式为:OD = -log10 (T),如T<0.01%,计算得出OD为4。
入射角:指入射光线与滤光片法线之间的夹角。入射角并非完全是光源位置与滤光片中心连线和滤光片法线之间的夹角,如果没经过准直光路,即使是把光源位置安到滤光片中心法线上,光线还是发散的,也就是入射角不会为0°。 如果入射光线与滤光片的法线夹角有一定范围,那么要指明这个夹角的具体范围,因为干涉滤光片的设计对角度十分敏感,对于0°下设计的窄带滤光片,如果在不同角度下使用,其效果是完全不同的。