窄带滤波器

窄带滤波器的定义

所谓窄带滤波器是从带通滤波器中细分出来的，与带通滤波器具有相同的定义，即滤光器允许光信号在特定波段通过，并偏离该波段。两侧的光信号被阻挡，并且窄带滤波器的通带相对较窄，通常小于中心波长值的5%。

窄带滤波器参数说明:

1、中心波长

窄带滤波器的中心波长通常是仪器或设备的工作波长，即通带中心的波长。

图1是示出窄带滤波器的透射率曲线的示意图。

图中，中心波长 (λ c) 的具体定义如下:

λc =(λ_L+ λ_R)/2

其中，λ_L,λ_R分别求出透射率为峰值的一半时的通带的左右两侧的波长位置。

在实际生产过程中，中心波长的位置总是或多或少地与设计值不同。因此，在指定中心波长时，一般会加上公差范围。此公差范围由实际使用条件决定。通常，带宽越窄，公差越小。例如，对于大约10 nm的带宽，中心波长的容差一般只允许为 ± 2 nm，对于30 nm或更大的带宽，它可以松弛到 ± 5 nm。

2、带宽

带宽是指通带中两个位置之间的距离，其透射率是峰值透射率的一半。

FWHM (半高全宽)

FWHM = λ_R-λ_L

带宽也是容差，容差范围也与带宽本身的大小有关。一般来说，带宽越小，公差越小。带宽的选择与所使用的光源，所需的信号波长范围以及干扰量有关，这将在应用示例中进一步讨论。

3、峰值透射率

峰值透射率是带通滤波器在通带中的最高透射率。根据应用的不同，峰值透射率必须不同。在噪声抑制和信号大小的要求中，如果更关心信号大小，则希望增加信号强度。在这种情况下，需要高的峰值透射率。如果更加关注噪声抑制，则希望获得更高的信号噪声。相比之下，可以降低某些峰值透射率的要求，并且可以提高截止深度的要求。

4、截止范围

截止范围是指除通带外，还需要截止的波长范围。对于窄带滤波器，有一个部分是前截止的部分，即截止波长小于中心波长的部分，以及截止波长高于中心波长的部分。如果细分，则分别描述两个截止带，但通常，滤波器的截止范围可以通过指定窄带滤波器需要截止的最短波长和最长波长来知道。在确定截止范围时，你不能简单地说 “除了通带之外没有其他东西”，所以描述过于理想化，在实际生产过程中你会遇到麻烦。
截止范围的选择与所使用的光源，干扰光的波长范围以及所使用的接收器的光谱响应范围有关。

5、光密度

光密度是指光在截止波段的最大透射率。不同的应用系统对截止深度有不同的要求。例如，在激发荧光的情况下，通常要求截止深度小于0.001%。在普通的监控识别系统中，截断深度T < 0.5% 有时就足够了。特定的截止深度取决于光源的强度，干涉光的大小以及对信噪比的要求。同样，在确定截止深度指示器时，我们不能说 “截止带的所有透光率除通带外均为零!”。为简单起见，OD值常用来表示光密度。OD值与透射率的关系如下所示:

OD =-log₁₀(T)

例如，如果T < 0.01%，其透射率为10-4，对应的OD值为4; 如果T < 1%，对应的OD值为2。

6、入射角

AOI是入射光线和滤波器法线之间的角度。

不要将入射角误认为光源位置与滤镜中心和滤镜法线之间的角度。在没有准直路径的情况下，即使将光源放置在滤光片的中心法线上，光线仍会发散，这意味着入射角不会为0 °。
如果入射光线与滤波器法线之间的角度具有一定的范围，则应指定夹角的特定范围，因为干涉滤波器的设计对角度非常敏感，而对于设计在0 ° 的窄带滤波器，如果在不同的角度使用，效果将完全不同。图3以850nm窄带滤波器为例。当入射角增加时，中心波长的位置连续移动到短波。只要是干涉滤波器，就无法避免这种角度效应，这是干涉滤波器的基本特性。从图中可以看出，当在50 ° 下使用850nm的窄带滤波器时，它不再是850nm的窄带滤波器，而是770nm的窄带滤光片。有些用户会用广角镜头反射物体，添加窄带滤光片，只在物体的中间部分发现，很暗，在思想边缘中，只有窄带滤波器，边缘，这是错误的理解，窄带滤波器的整个表面是均匀的，主要是由于入射角大，滤光的透光带向短波移动，而短波部分由于没有光。

在使用和选择窄带滤波器时，必须考虑上述六个参数。不同的性能指标需要不同的过滤器制造成本。