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光学滤光片的作用原理及应用

滤光片能衰减光强度,改变光谱成分或限定振动面的光学零件。滤光片的一个共性,就是没有任何滤光片能让天体的成像变得更明亮,因为所有的滤光片都会吸收某些波长,从而使物体变得更暗。

滤光片的原理
滤光片是塑料或玻璃片再加入特种染料做成的,红色滤光片只能让红光通过,如此类推。玻璃片的折射率原本与空气差不多,所有色光都可以通过,所以���透明的,但是染了染料后,分子结构变化,折射率也发生变化,对某些色光的通过就有变化了。比如一束白光通过蓝色滤光片,射出的是一束蓝光,而绿光、红光极少,大多数被滤光片吸收了。

滤光片的原理.j滤光片的原理.jpg

如果滤光片的滤光波长为520nm,那么它对520nm波长的光吸收*大,对520nm左右波长光的吸收随着波长的增加或减少而递减,这取决于该滤光片的半波宽,超过半波宽的两倍,光即不被吸收,可完全通过。

滤光片的作用
滤光片的作用很大。广泛用于摄影界。一些摄影大师拍摄的风景画,为什么主景总是那么突出,是怎样做到的?这就用到了滤光片。比如你想用相机起拍一朵黄花,背景是蓝天、绿叶,如果按照平常拍,就不能突出“黄花”这个主题,因为黄花的形象不够突出。

但是,如果在镜头前放一个黄色滤光片,阻挡一部分绿叶发出的绿光、蓝天发出的蓝光,而让黄花发出的黄光大量通过,这样,黄花就显得十分明显了,突出了“黄花”这个主题。

滤光片的分类
滤光片一般式按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等特性进行分类。
滤光片的分类.jpg
滤光片按照光谱特性分类可以分为带通滤光片截止滤光片、二向分光滤光片、中性密度滤光片、反射滤光片等;滤光片按照光谱波段分类可以分为紫外波段滤光片、可见光滤光片和红外波段滤光片;滤光片按照应用膜层材料分类可以分为软膜滤光片和硬膜滤光片;滤光片按照应用特点分类可以分为医用生化仪用滤光片、荧光显微镜用滤光片、多波段硬膜滤光片等。

常见的滤光片有带通滤光片,彩色滤光片,红外滤光片,干涉滤光片,红外截止滤光片,衰减片,窄带滤光片及分光片、光学镜片等等。如低通滤光片主要用于CCD和CMOS上其作用是:①滤除光线中的红外光;②修整进光。

干涉滤光片
利用干涉原理只使特定光谱范围的光通过的光学薄膜。通常由多层薄膜构成。干涉滤光片种类繁多,用途不一,常见干涉滤光片分截止滤光片和带通滤光片两类。

截止滤光片:

截止滤光片能把光谱范围分成两个区,一个区中的光不能通过(截止区),而另一区中的光能充分通过(通带区)。典型的截止滤光片有低通滤光片(只允许长波光通过)和高通滤光片(只允许短波光通过),它们均为多层介质膜,具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。

例如,*简单的高通滤光片的结构为g(L/2)(HL)mH(L/2)a,其中g代表玻璃(光学元件材料),a代表膜外空气,L和H分别代表厚度为1/4波长的低折射率层和高折射率层,L/2则代表厚度为1/8波长的低折射率层,m为周期数。

类似地,低通滤光片的结为g(H/2)L(HL)(H/2)a。一种具有对称型周期膜系的高通和低通滤光片的结构分别为g(0.5LH0.5L)ma和g(0.5HL0.5H)ma。

滤光片的分类.jpg

带通滤光片:

带通滤光片只允许较窄波长范围的光通过,常见的是法布里-珀罗型滤光片,它实质上是一个法布里-珀罗标准具。具体结构为:玻璃衬底上涂一层半透明金属层,接着涂一层氟化镁隔层,再涂一层半透明金属层,两金属层构成了法布里-珀罗标准具的两块平行板。

当两极的间隔与波长同数量级时,透射光中不同波长的干涉高峰分得很开,利用别的吸收型滤光片可把不允许透过的光滤掉,从而得到窄通带的带通滤光片,其通频带宽度远比普通吸收型滤光片要窄。另外还有全电介质的法布里-珀罗型滤光片。

根据需要,带通滤光片的通频带可从红外到紫外。在可见光区,彩色电视摄像机中可利用这种滤光片把像分离成不同颜色;在红外区,常用于二氧化碳激光器、导 弹制导系统及卫星传感器等。

薄膜滤光片
薄膜滤光片的主要特点是尺寸可做得相当大。

薄膜滤光片,又分为薄膜吸收滤光片和薄膜干涉滤光片两种。前者是在特定材料片基上,用化学浸蚀使吸收线正好位于需要的波长处。一般透过的波长较长多用做红外滤光片。后者是在一定片基,用真空镀膜法交替形成具有一定厚度的高折射率或低折射率的金属-介质-金属膜,或全介质膜,构成一种低级次的多级串联实心法布里-珀涉仪。膜层的材料厚度和串联方式的选择,由所需要的中心波长和透射带宽λ确定。

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件 的高科技企业,公司成立2005年,专业的光电镀膜公司,公司产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工;光学透镜、反射镜、棱镜等光学镀膜产品的开发和生产,为全球客户提供上等的产品和服务。

采用德国薄膜制备工艺,形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系,能够制备各种超高性能光学薄膜,包括红外薄膜、增透膜,ARcoating, 激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜,应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆,低反射橱窗玻璃,画框等。

 



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