窄带滤波器

所谓窄带滤波器是从带通滤波器中细分出来的,其定义与带通滤波器相同,即滤波器允许光信号在特定的频带中通过,并偏离该频带。两侧的光信号被阻断,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为窄带滤光片透过率曲线示意图。

在图中,中心波长(λc)的具体定义如下:


λc=(λ L R )/2

,其中λ L 、λ R 分别为左右两侧的波长位置当透过率为峰值的一半时,通带的宽度。

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,通常添加公差范围。该公差范围由实际使用条件决定。一般来说,带宽越窄,容差就越小。例如,对于约 10 nm的带宽,中心波长的公差通常仅允许为±2nm,并且对于30nm或更大的带宽,其可放宽到±5nm。

图片1.png

2,带宽

带宽指通带中透射率为峰值透射率一半的两个位置之间的距离。

FWHM(半高全宽)

FWHM=λ R L

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

3,峰值透射率

峰值透射率是通带中带通滤波器的最高透射率。峰值透射率必须根据应用而不同。在对噪声抑制和信号大小的要求中,如果更关心信号的大小,则需要增加信号的强度。在这种情况下,需要高峰值透射率。如果更关心噪声抑制,则期望获得更高的信号噪声。相比之下,可以降低一些峰值透射率的要求,并且可以增加截止深度的要求。

4,截止范围

截止范围是指除了通带之外还需要截止的波长范围。对于窄带滤波器,存在作为前截止的部分,即,截止波长小于中心波长的部分,以及截止波长大于中心波长的部分。如果细分,则分别描述这两个截止带,但是通常,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滤波器的截止范围。在确定截止范围时,不能简单地说“除了通带以外什么都不说”,这样的描述过于理想化,在实际生产过程中会遇到麻烦。
截止范围的选择与所用光源、干扰光的波长范围和所用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带的最大透射率。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,截止深度通常要求小于0.001%。在普通的监控识别系统中,截止深度T<;0.5%有时就足够了。具体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,在确定截止深度指标时,我们不能说“除通带外,截止带的所有透光率都为零!”!&为简单起见,OD值通常用于表示光密度。OD值和透光率之间的关系如下所示:

;&OD=-log 10 (T)

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

6,入射角

AOI是入射光线和滤光片法线之间的角度。

图片2.png


不要将入射角误认为是光源位置与滤光片中心和滤光片法线之间的线之间的角度。如果没有准直路径,即使光源位于滤光片的中心法线上,光仍会发散,这意味着入射角不会为0°。
如果入射光线与滤光片法向线之间的夹角有一定范围,则应规定夹角的具体范围,因为干涉滤光片的设计对夹角非常敏感,而对于0°设计的窄带滤光片,如果在不同角度使用,效果将完全不同。图3以850nm窄带滤波器为例。随着入射角的增大,中心波长的位置不断向短波方向移动。只要是干涉滤光片,这种角度效应就不可避免,这是干涉滤光片的基本特性。从图中可以看出,当以50°使用850nm的窄带滤波器时,它不再是850nm的窄带滤波器,而是770nm的窄带滤波器。有些用户会用广角镜头在物体上反射,加上窄带滤光片,发现只有在物体的中间部分,很暗,就认为边缘只有窄带滤光片,边缘只有';这是错误的理解,窄带滤光片整个表面是均匀的,大多是因为入射角大,滤光片透光带向短波方向移动,短波部分由于无光。

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


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