紅外濾光片作為紅外光學(xué)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其透過(guò)率性能直接影響系統(tǒng)的信噪比和探測(cè)靈敏度，在光學(xué)鍍膜加工中，不同基材紅外濾光片的透過(guò)率上限也不盡相同，下面我們將簡(jiǎn)單為大家介紹不同的紅外濾光片基材以及在實(shí)際上能達(dá)到的參數(shù)效果，以便作為大家參考！

一、紅外濾光片基材類型及其基本特性

紅外濾光片的性能首先取決于其基材材料，不同材料在紅外波段的固有特性決定了濾光片的潛在性能上限。

1.晶體類基材

鍺（Germanium）：紅外透過(guò)范圍2-14μm，折射率約4.0（高折射率材料），實(shí)際可達(dá)到的平均透過(guò)率：85-92%（在3-5μm波段）。鍺材料在中波紅外區(qū)域具有優(yōu)異的透過(guò)性能，但由于其高折射率，即使采用最佳增透膜，單面反射損失也難以降至1%以下，理論上雙面反射損失至少約3-4%。

硅（Silicon）：紅外透過(guò)范圍1.2-7μm，折射率約3.4，實(shí)際可達(dá)到的平均透過(guò)率：88-94%（在3-5μm波段）。硅在中波紅外區(qū)域表現(xiàn)出色，折射率低于鍺，因此反射損失相對(duì)較小。但其長(zhǎng)波紅外透過(guò)性能有限，一般用于中波紅外應(yīng)用。

（硅片）

硒化鋅（ZnSe）：紅外透過(guò)范圍0.5-20μm，折射率約2.4，實(shí)際可達(dá)到的平均透過(guò)率：90-95%（在8-12μm波段）。硒化鋅是寬波段紅外材料的優(yōu)秀代表，尤其在長(zhǎng)波紅外區(qū)域表現(xiàn)突出。其相對(duì)較低的折射率使得反射損失控制更為容易。

（硒化鋅）

2.玻璃類基材

硫系玻璃（ChalcogenideGlasses）：紅外透過(guò)范圍3-12μm（視具體成分而定），折射率2.0-3.0（取決于成分），實(shí)際可達(dá)到的平均透過(guò)率：85-92%（在8-12μm波段），硫系玻璃具有較好的長(zhǎng)波紅外透過(guò)性，且可通過(guò)調(diào)整成分改變其光學(xué)特性。加工性能優(yōu)于晶體材料，但硬度較低。

（硫系玻璃）

3.寶石類基材

藍(lán)寶石（Sapphire）：紅外透過(guò)范圍0.15-5.5μm，折射率約1.7（在4μm處），實(shí)際可達(dá)到的平均透過(guò)率：92-97%（在3-5μm波段），藍(lán)寶石在短波和中波紅外區(qū)域表現(xiàn)出色，其相對(duì)較低的折射率使得反射損失最小化，配合優(yōu)質(zhì)增透膜可獲得接近理論極限的透過(guò)率。

（藍(lán)寶石臺(tái)階窗口）

4.塑料類基材

聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等，紅外透過(guò)范圍為窄波段，取決于具體材料，折射率1.5-1.6，實(shí)際可達(dá)到的平均透過(guò)率：70-85%（在特定紅外波段），塑料基材成本低，易加工，但透過(guò)率上限相對(duì)較低，熱穩(wěn)定性差，主要用于對(duì)性能要求不高的場(chǎng)合。

（紅外亞克力）

二、鍍膜技術(shù)對(duì)透過(guò)率上限的影響

即使采用相同基材，不同的鍍膜設(shè)計(jì)與工藝也會(huì)顯著影響濾光片的最終透過(guò)率表現(xiàn)。

1.增透膜（ARCoating）

增透膜是提高紅外濾光片透過(guò)率的基礎(chǔ)技術(shù)，通過(guò)干涉效應(yīng)減少表面反射損失。

單層增透膜：

可實(shí)現(xiàn)的最低反射率：?jiǎn)蚊婕s1-2%

對(duì)應(yīng)透過(guò)率提升：3-6%（雙面）

適用性：主要用于折射率較低的材料或?qū)拵?yīng)用

多層增透膜：

可實(shí)現(xiàn)的最低反射率：?jiǎn)蚊婵蛇_(dá)0.2-0.5%

對(duì)應(yīng)透過(guò)率提升：7-10%（雙面）

特點(diǎn)：針對(duì)特定波長(zhǎng)優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)更高性能

（1550雙面增透窗口片）

2.帶通濾光膜

帶通濾光片需要在特定波段高透的同時(shí)，在截止區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高阻隔，這對(duì)透過(guò)率提出了額外挑戰(zhàn)。

窄帶濾光片：

峰值透過(guò)率實(shí)際可達(dá)：75-90%

影響因素：帶寬越窄，通常峰值透過(guò)率越低；膜層數(shù)越多，吸收和散射損失越大

寬帶濾光片：

平均透過(guò)率實(shí)際可達(dá)：85-95%

優(yōu)勢(shì)：膜層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，吸收損失較小

（LP1000長(zhǎng)波通濾光片）

3.長(zhǎng)波通/短波通濾光膜

長(zhǎng)波通濾光片：

通帶平均透過(guò)率：85-93%

特性：過(guò)渡區(qū)域陡度與通帶透過(guò)率常需折中

短波通濾光片：

通帶平均透過(guò)率：88-95%

特性：通常比長(zhǎng)波通濾光片更容易實(shí)現(xiàn)高透過(guò)率

三、不同基材濾光片透過(guò)率實(shí)際范圍總結(jié)

四、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用建議

1.材料創(chuàng)新方向

新型紅外材料如梯度折射率材料、光子晶體等正在研發(fā)中，有望進(jìn)一步提升紅外濾光片的透過(guò)率上限。同時(shí)，納米結(jié)構(gòu)表面技術(shù)可能突破傳統(tǒng)鍍膜的限制。

2.鍍膜工藝進(jìn)步

離子束濺射、原子層沉積等先進(jìn)鍍膜技術(shù)能夠制備更致密、更均勻的膜層，減少吸收和散射損失，使實(shí)際透過(guò)率更接近理論極限。

3.應(yīng)用選型建議

-對(duì)于需要最高透過(guò)率的應(yīng)用（如高性能熱成像系統(tǒng)），藍(lán)寶石和硒化鋅是優(yōu)選材料

-在成本敏感且性能要求較高的場(chǎng)合，鍺材料仍是平衡性能與成本的良好選擇

-對(duì)于超寬帶應(yīng)用，需接受一定的透過(guò)率妥協(xié)，或考慮多片組合方案

五、結(jié)論

紅外濾光片的透過(guò)率上限受到基材固有特性和鍍膜技術(shù)的雙重制約。在實(shí)際應(yīng)用中，藍(lán)寶石和硒化鋅基材的濾光片在各自優(yōu)勢(shì)波段可達(dá)到最高的透過(guò)率（92-97%），而常見(jiàn)材料如鍺、硅等也能實(shí)現(xiàn)85-95%的實(shí)用高透過(guò)率。選擇紅外濾光片時(shí)，需綜合考慮工作波段、環(huán)境條件、成本預(yù)算和性能要求，在基材選擇與鍍膜設(shè)計(jì)之間尋找最佳平衡點(diǎn)。

隨著材料科學(xué)和鍍膜技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，紅外濾光片的透過(guò)率性能仍有提升空間，這將進(jìn)一步推動(dòng)紅外技術(shù)在遙感、安防、醫(yī)療和科研等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。