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什么樣的濾光片才算干涉濾光片

2024-04-25 林樹(shù)鑫

我們都知道,濾光片的種類(lèi)多樣,其中包含的叫法多樣,而最讓我們聽(tīng)過(guò)的叫法,就是干涉濾光片。干涉濾光片種類(lèi)較多,其結構也較為復雜,一般功能則是用于分割光譜帶,而最常見(jiàn)的干涉濾光片主要分為截止濾光片和帶通濾光片。


 什么樣的濾光片才算干涉濾光片


首先,我們來(lái)了解一下干涉濾光片的定義,干涉濾光片則是利用干涉原理使特定光譜范圍的光通過(guò)的光學(xué)薄膜,通常由多層薄膜構成。

 

盡管干涉濾光片包括了截止濾光片帶通濾光片,而帶通濾光片又分為窄帶濾光片與寬帶濾光片,截止濾光片又分為短波截止長(cháng)波通濾光片與長(cháng)波截止短波通濾光片,但是不能說(shuō)它們都屬于干涉濾光片,因為干涉濾光片僅限使用干涉原理制作的濾光片,而這些濾光片有些可能不是利用干涉原理制作而成的(比如吸收或反射),它們之間的關(guān)系只能算交集關(guān)系。

 雙孔干涉實(shí)驗

(圖源百度百科,侵刪)

除了使用干涉原理制作的濾光片,其他類(lèi)型的濾光片制作工藝多種多樣。以下是一些常見(jiàn)的濾光片制作工藝:

精密磨削:在濾光片加工中,精密磨削是一個(gè)非常重要的工藝環(huán)節。其主要目的是通過(guò)磨削工藝,對濾光片的表面進(jìn)行加工,使其在光學(xué)性能上達到要求。這需要使用專(zhuān)業(yè)的磨削設備和工藝參數,以獲得所需的表面質(zhì)量和形狀精度。


薄膜沉積:在濾光片的加工工藝中,薄膜沉積是一個(gè)非常關(guān)鍵的工藝環(huán)節。它的主要作用是在濾光片的表面沉積一層或多層光學(xué)薄膜,以實(shí)現對特定波段光線(xiàn)的選擇透射和反射。這通常通過(guò)真空沉積設備和專(zhuān)業(yè)的工藝參數進(jìn)行操作,以確保沉積的薄膜具有良好的光學(xué)性能和機械性能。


共擠出:對于薄塑料基濾光片膜,共擠出是一種常見(jiàn)的制作方法。在這種方法中,兩種或更多種材料通過(guò)進(jìn)料塊形成多層材料堆疊,然后經(jīng)過(guò)一系列的層倍增器,使層數加倍并改變堆疊的寬度或高度。最后,通過(guò)模具將多層堆疊鋪展成多層膜。


在柔性基板上涂覆:這種方法常用于窗膜行業(yè),將塑料膜卷送入真空室以沉積薄膜層。它通常用于構建具有簡(jiǎn)單層結構的濾光片,例如抗反射、防刮擦或散熱層。


幾個(gè)其他的制作方法!

濾光片的制作主要基于其對光的特異性選擇性透過(guò)或反射性,除了利用干涉原理制作以外,還有光學(xué)薄膜沉積法、電解著(zhù)色法、化學(xué)氣相沉積法,除了這些方法,還有一些其他方法如溶膠凝膠法、原子層沉積等也可用于濾光片的制備。

 

光學(xué)薄膜沉積法:

原理:基于光學(xué)薄膜的物理和化學(xué)特性,通過(guò)精確控制薄膜的厚度、折射率等參數,實(shí)現對特定波長(cháng)光的選擇性透過(guò)或反射。

過(guò)程:選擇合適的基片材料(如玻璃或晶體),在其上逐層沉積薄膜材料。這通常涉及到真空蒸發(fā)、濺射或化學(xué)氣相沉積等技術(shù)。

特點(diǎn):可制備多層結構,具有高度的設計靈活性,適用于制備復雜光譜特性的濾光片。

 

電解著(zhù)色法:

原理:通過(guò)電解過(guò)程,在金屬基片表面形成一層具有特定光學(xué)特性的色素膜。

過(guò)程:在電解質(zhì)溶液中加入染料或金屬鹽,通過(guò)電流作用使染料或金屬離子在金屬基片上沉積形成色素膜。

特點(diǎn):制備工藝簡(jiǎn)單,成本相對較低,適用于大規模生產(chǎn)。但色素膜的性能穩定性可能稍遜于其他方法制備的濾光片。

 

化學(xué)氣相沉積法:

原理:在高溫高真空條件下,通過(guò)氣態(tài)反應物之間的化學(xué)反應,在基片表面形成一層具有特定光學(xué)特性的薄膜。

過(guò)程:將反應物氣體引入反應室,在高溫下使其發(fā)生化學(xué)反應并沉積在基片上。

特點(diǎn):制備的薄膜均勻性好,致密度高,適用于制備高性能的窄帶濾光片。但設備成本較高,制備周期較長(cháng)。

 

溶膠凝膠法:

原理:溶膠凝膠法是一種濕化學(xué)方法,通過(guò)控制溶膠向凝膠的轉化過(guò)程,形成具有納米級結構的材料。在制備窄帶濾光片時(shí),可以通過(guò)調控溶膠中的成分和條件,得到具有特定光譜特性的濾光片。

過(guò)程:通常將所需的金屬離子或化合物溶解在溶劑中形成溶膠,然后通過(guò)水解、縮合等反應,使溶膠逐漸轉變?yōu)槟z。凝膠經(jīng)過(guò)干燥、熱處理等步驟后,得到最終的濾光片。

 濾光片

(圖源自愛(ài)特蒙特光學(xué)-僅供學(xué)習參考,侵刪)

原子層沉積法:

原理:原子層沉積是一種基于表面化學(xué)反應的薄膜制備技術(shù)。它通過(guò)交替引入不同的反應前驅體,并在基片表面發(fā)生化學(xué)吸附和反應,逐層沉積形成所需的薄膜。

過(guò)程:原子層沉積通常在真空或惰性氣氛下進(jìn)行,通過(guò)精確控制前驅體的脈沖時(shí)間和反應條件,實(shí)現薄膜的逐層生長(cháng)。


在實(shí)際應用中,干涉濾光片發(fā)揮著(zhù)不可或缺的作用。以光通信領(lǐng)域為例,干涉濾光片被廣泛應用于光纖通信系統中,用于選擇特定波長(cháng)的光信號,確保信息的準確傳輸。在醫學(xué)診斷領(lǐng)域,干涉濾光片也扮演著(zhù)重要角色,例如在熒光顯微鏡中,通過(guò)濾光片選擇特定的激發(fā)光和發(fā)射光,可以觀(guān)察到生物樣本的特定熒光信號,為疾病的早期發(fā)現和診斷提供有力支持。此外,在攝影、航空航天、環(huán)境監測等多個(gè)領(lǐng)域,干涉濾光片都發(fā)揮著(zhù)重要作用,幫助我們更好地捕捉、分析和利用光的信息。


不同制作工藝對濾光片性能的影響也是顯而易見(jiàn)的。例如,光學(xué)薄膜沉積法通過(guò)精確控制薄膜的厚度和折射率,可以實(shí)現高精度和高穩定性的濾光效果,適用于對濾光片性能要求極高的場(chǎng)合。而溶膠凝膠法則可以制備出具有納米級結構的濾光片,具有較大的應用潛力。然而,每種制作方法都有其局限性,如設備成本、制備周期、材料選擇等方面的限制。因此,在選擇濾光片制作工藝時(shí),需要綜合考慮應用需求、成本效益以及技術(shù)可行性。


綜上所述,干涉濾光片作為一種重要的光學(xué)元件,在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應用。而不同的制作工藝則為濾光片的制備提供了多種選擇。通過(guò)深入了解濾光片的制作原理和應用領(lǐng)域,我們可以更好地選擇和使用濾光片,為科研和實(shí)際應用提供有力支持。