Різні типи фільтрів і основні характеристики

Різні типи фільтрів і основні характеристики

В принципі, оптичні фільтри можна розділити на кілька типів, і ці різні типи оптичних фільтрів представлені нижче.

1. Абсорбційний фільтр: Абсорбційний фільтр виготовляється шляхом змішування спеціальних барвників із смолою чи склом.Відповідно до здатності поглинати світло різних довжин хвиль, він може виконувати роль фільтра.Кольорові скляні фільтри є найпоширенішими на ринку.Його перевагами є стабільність, рівномірність, хороша якість променя та низька вартість виробництва, але він має недолік відносно великої смуги пропускання, яка рідко буває нижчою за 30 нм.

2. Інтерференційний фільтр: інтерференційний фільтр використовує метод вакуумного покриття, а на поверхню скла наноситься шар оптичної плівки певної товщини.Зазвичай шматок скла виготовляється з багатошарових плівок, і використовується принцип інтерференції, щоб досягти пропускання світлових хвиль у певному спектральному діапазоні.Існує багато типів фільтрів перешкод, і сфери їх застосування також різні.Серед них найбільш широко використовуваними інтерференційними фільтрами є смугові фільтри, фільтри, що відсікають, і дихроичні фільтри.

(1) Смугові фільтри можуть пропускати світло лише певної довжини хвилі або вузьку смугу, а світло за межами смуги пропускання не може проходити.Основними оптичними показниками смугових фільтрів є: центральна довжина хвилі (CWL), половина смуги пропускання (FWHM) і коефіцієнт пропускання (T%).За розміром смуги пропускання його можна розділити на вузькосмугові фільтри з пропускною здатністю менше 30 нм;широкосмугові фільтри з пропускною здатністю понад 60 нм.

(2) Відсікаючий фільтр (Cut-off filter) може розділяти спектр на дві області.Світло в одній області не може проходити через цю область, яка називається областю відсікання, тоді як світло в іншій області може повністю проходити через неї, що називається областю смуги пропускання.Типовими відсікаючими фільтрами є фільтри довгих і коротких частот.Довгохвильовий фільтр: відноситься до певного діапазону довжин хвиль, довгохвильовий напрямок передається, а короткохвильовий напрямок відсікається, що відіграє роль ізоляції короткохвильового.Короткохвильовий фільтр: Короткохвильовий фільтр відноситься до певного діапазону довжин хвиль, короткохвильовий напрямок передається, а довгохвильовий напрямок відсікається, що відіграє роль ізоляції довгих хвиль.

(3) Дихроїчний фільтр (Дихроїчний фільтр) може вибирати невеликий діапазон кольорів, які потрібно пропускати світло відповідно до потреб, і відображати інші кольори.Існують інші типи фільтрів: фільтри нейтральної щільності (фільтри нейтральної щільності), також відомі як плівки послаблення, використовуються для запобігання пошкодженню датчика або оптичних компонентів камери джерелами сильного світла та можуть поглинати або відбивати світло, яке не було поглинене. .Частина пропущеного світла, яка рівномірно зменшує пропускання в певній частині спектру.

Основною функцією флуоресцентних фільтрів є розділення та вибір характерних спектрів смуг збуджуючого світла та випромінюваної флуоресценції речовин у біомедичній системі флуоресцентного контролю та аналізу.Це ключовий компонент, який використовується в біомедичних і наукових інструментах.

Астрономічні фільтри – це свого роду фільтри, які використовуються для зменшення впливу світлового забруднення на якість фотографій під час зйомки астрономічних фотографій.

Фільтри нейтральної щільності прийнято поділяти на поглинальні і відбиваючі.Відбиваючий фільтр нейтральної щільності використовує принцип інтерференції тонкої плівки, щоб пропускати частину світла та відбивати іншу частину світла (зазвичай більше не використовують це відбите світло), це відбите світло легко утворює розсіяне світло та знижує точність експерименту. , тому використовуйте колектор світла серії ABC для збору відбитого світла.Поглинальні фільтри нейтральної щільності, як правило, стосуються самого матеріалу або після змішування деяких елементів у матеріалі, які поглинають певні довжини хвилі світла, але не впливають або мають незначний вплив на інші довжини хвилі світла.Як правило, поріг пошкодження поглинаючих фільтрів нейтральної щільності нижчий, і після тривалого використання може виникнути тепло, тому слід бути обережним при їх використанні.

Основні характеристики оптичних фільтрів

Смуга пропускання: діапазон довжин хвиль, через які може проходити світло, називається смугою пропускання.

Смуга пропускання (FWHM): смуга пропускання – це діапазон довжин хвиль, який використовується для представлення певної частини спектру, що проходить через фільтр через падаючу енергію, виражену шириною в половині більшого коефіцієнта пропускання, також відомому як половинна ширина, у нм.Наприклад: пікова пропускна здатність фільтра становить 80%, тоді 1/2 дорівнює 40%, ліві та праві довжини хвиль, що відповідають 40%, становлять 700 нм і 750 нм, а половина смуги пропускання становить 50 нм.Фільтри з напівшириною менше 20 нм називаються вузькосмуговими фільтрами, а ті з напівшириною більше 20 нм називаються смуговими або широкосмуговими фільтрами.

Центральна довжина хвилі (CWL): відноситься до пікової довжини хвилі пропускання смугового або вузькосмугового фільтра або пікової довжини хвилі відбиття смугового фільтра, середньої точки між 1/2 довжини хвилі пікового пропускання, тобто смуги пропускання Середня точка називається центральною довжиною хвилі.

Коефіцієнт пропускання (T): Це відноситься до пропускної здатності цільової смуги, вираженої у відсотках, наприклад: піковий коефіцієнт пропускання фільтра (Tp) > 80%, відноситься до світла, яке може пройти через фільтр після ослаблення.Коли максимальне значення перевищує 80%, чим більше пропускна здатність, тим краще здатність пропускати світло.Діапазон відсікання: використовується для представлення інтервалу довжин хвиль енергетичної спектральної області, втраченої фільтром, тобто діапазону довжин хвиль за межами смуги пропускання.Коефіцієнт пропускання (блок): Коефіцієнт пропускання, що відповідає довжині хвилі в діапазоні відсікання, також відомий як глибина відсікання, використовується для опису ступеня відсікання фільтра.Неможливо, щоб коефіцієнт пропускання світла досягав 0. Лише зробивши коефіцієнт пропускання фільтра близьким до нуля, можна краще відрізати небажаний спектр.Коефіцієнт відсічення може бути виміряний коефіцієнтом пропускання, а також може бути виражений оптичною густиною (OD).Співвідношення перетворення між ним і коефіцієнтом пропускання (T) виглядає наступним чином: OD=log10(1/T) Ширина смуги переходу: відповідно до фільтра. Глибина відсікання різна, і більша спектральна ширина допускається між вказаним відрізком фільтра. від глибини та 1/2 положення піку пропускання.Крутизна краю: тобто [(λT80-λT10)/λT10] *

Високий коефіцієнт відбиття (HR): більшість світла, що проходить через фільтр, відбивається.

Високий коефіцієнт пропускання (HT): Коефіцієнт пропускання високий, а втрата енергії світла, що проходить через фільтр, дуже мала.Кут падіння: кут між падаючим світлом і нормаллю поверхні фільтра називається кутом падіння.Коли світло падає вертикально, кут падіння дорівнює 0°.

Ефективна апертура. Фізична площа, яку можна ефективно використовувати в оптичних пристроях, називається ефективною апертурою, яка зазвичай схожа на зовнішній розмір фільтра, концентрична та трохи менша за розміром.Початкова довжина хвилі: Початкова довжина хвилі відповідає довжині хвилі, коли пропускна здатність збільшується до 1/2 піку в довгохвильовому фільтрі, і іноді її можна визначити як 5% або 10% від піку в смузі- прохідний фільтр Довжина хвилі, що відповідає пропусканню.

Гранична довжина хвилі: гранична довжина хвилі відноситься до довжини хвилі, яка відповідає коли пропускання в короткохвильовому фільтрі знижується до 1/2 пікового значення.У смуговому фільтрі його іноді можна визначити як піковий коефіцієнт пропускання 5% або 10%.Довжина хвилі, що відповідає швидкості проходження.

Характеристики поверхні та розмірні параметри якості поверхні фільтрів

Якість поверхні фільтра в основному має такі дефекти, як подряпини та ямки на поверхні.Найпоширенішими характеристиками якості поверхні є подряпини та ямки, визначені MIL-PRF-13830B.Назва ямок обчислюється шляхом ділення діаметра ямок у мікронах на 10, зазвичай специфікація ямок для подряпин буде називатися стандартною якістю в діапазоні від 80 до 50;якість в діапазоні від 60 до 40;а діапазон від 20 до 10 вважатиметься якістю високої точності.

Якість поверхні: якість поверхні є мірою точності поверхні.Він використовується для вимірювання відхилення площин, таких як дзеркала, вікна, призми або плоскі дзеркала.Відхилення гладкості зазвичай вимірюється значенням гофрування (λ), яке складається з тестових джерел із кількома довжинами хвилі, одна смуга відповідає 1/2 довжини хвилі, а гладкість становить 1λ, що представляє загальний рівень якості;плавність становить λ/4, що представляє рівень якості;плавність становить λ/20, що означає високоточний рівень якості.

Допуск: Допуск фільтра в основному стосується центральної довжини хвилі та половини смуги, тому вказано діапазон допуску продукту фільтра.

Допуск діаметра: загалом, вплив допуску діаметра фільтра невеликий під час використання, але якщо оптичний пристрій буде встановлено на тримачі, необхідно враховувати допуск діаметра.Зазвичай допуск на діаметр (±0,1 мм) називається загальною якістю, (±0,05 мм) — прецизійною якістю, а (±0,01 мм) — високою якістю.

Допуск на товщину центру: товщина центру – це товщина центральної частини фільтра.Зазвичай допуск центральної товщини (±0,2 мм) називається загальною якістю, (±0,05 мм) — прецизійною якістю, а (±0,01 мм) — високою якістю.