窄帶濾光片是什么?有哪些參數指標?
窄帶濾光片,是由帶通濾光片分出來(lái)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(guò),而偏離這個(gè)波段以外的兩側光信號被阻止,窄帶濾光片的通帶相對來(lái)說(shuō)比較窄,一般為中心波長(cháng)值的5%以下。其原理基于薄膜的干涉效應,通過(guò)在玻璃或其他透明基底上鍍制多層光學(xué)薄膜,這些薄膜具有不同的折射率和厚度,經(jīng)過(guò)精心設計,以使得當光波通過(guò)這些膜層時(shí),特定波長(cháng)的光波會(huì )發(fā)生相長(cháng)干涉,從而增強透射;而其他波長(cháng)的光波則會(huì )發(fā)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(guò)40nm一般為寬帶。
窄帶參數描述
中心波長(cháng):窄帶濾光片的中心波長(cháng)一般指的是儀器或設備的工作波長(cháng),一般指的是通帶中心位置的波長(cháng),根據以下圖中窄帶透過(guò)率曲線(xiàn)圖,我們可以看出,中心波長(cháng)λc=(λL+λR)/2,其中λL和λR為峰值一般對應的波長(cháng)值。
中心波長(cháng)在實(shí)際生產(chǎn)情況總有一點(diǎn)波動(dòng)差異,所以在規定中心波長(cháng)一般會(huì )給一個(gè)容差范圍,這個(gè)容差范圍根據實(shí)際應用條件而決定,通常狀態(tài)喜愛(ài),帶寬越窄,容差也就越小,比如10nm左右的帶寬,中心波長(cháng)一般只允許在±2nm,對于30nm以上的寬帶濾光片而言,這個(gè)差值就可以放寬到±5nm。
帶寬:指的是通帶內峰值透過(guò)率一半的兩個(gè)位置之間的波長(cháng)距離,一般也叫半高寬,半峰寬,不叫半帶寬,英文縮寫(xiě)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(cháng)的差值,帶寬也存在容差,容差范圍與帶寬本身大小有關(guān),帶寬越小,容差也越小。
峰值透過(guò)率:指帶通濾光片在通帶中最高透過(guò)率的數值。峰值透過(guò)率的高低根據實(shí)際使用場(chǎng)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(guān)注,對信號強度的要求提高,就需要配置更高的峰值透過(guò)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(guò)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(cháng)范圍。一般指明窄帶濾光片最短波長(cháng)和最長(cháng)波長(cháng),就可以知道該濾光片的截止范圍,雖然理想上來(lái)說(shuō)除通帶以外的范圍,但在現實(shí)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(cháng)范圍和所用的接收器的光譜響應范圍有關(guān)。
截止深度:指截止帶中能夠允許透過(guò)光最大透過(guò)率的數值,實(shí)際上根據不同的應用對截止深度要求也隨之不同,如激發(fā)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(gè)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(wú)法保證除通帶外,截止帶所有光透過(guò)率為0。截止深度常用OD值表示,它于透過(guò)率的關(guān)系式為:OD = -log10 (T),如T<0.01%,計算得出OD為4。
入射角:指入射光線(xiàn)與濾光片法線(xiàn)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(xiàn)和濾光片法線(xiàn)之間的夾角,如果沒(méi)經(jīng)過(guò)準直光路,即使是把光源位置安到濾光片中心法線(xiàn)上,光線(xiàn)還是發(fā)散的,也就是入射角不會(huì )為0°。 如果入射光線(xiàn)與濾光片的法線(xiàn)夾角有一定范圍,那么要指明這個(gè)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。