带通滤光片教程

带通滤光片结构

带通滤光片是通过在基底表面沉积多层光学材料制备而成的。通常情况下，多个介质膜堆由间隔层隔开。介质膜堆由大量高折射率和低折射率的介质材料层交替组成。介质膜堆中每层膜的厚度为λ/4，其中，λ为带通滤光片的中心波长(即滤光片最大透过率处对应的波长)。间隔层位于介质膜堆之间，厚度为(nλ)/2，其中n为整数。间隔层可以是有色玻璃、环氧树脂、染料、金属或介质层。法布里-珀罗腔就是由两个介质膜堆和中间的间隔层组成的。滤光片安装在刻有标记的金属环中，能保护滤光片，且便于操作。

滤光片工作原理概述

法布里-珀罗腔的相长干涉条件能有效透过中心波长和中心波长两侧很小范围内的光，而相消干涉能防止通带以外的光透射。但是，中心波长任意一侧的截止带宽都很小。为了增大滤光片的截止带宽，可以用宽带截止材料作为间隔层或者基底，或者在间隔层或者基底上镀宽带截止材料。虽然这些材料能有效地截止通带以外的入射光透射，但它们也会减小滤光片通带以内的透射率。

该示意图中显示的层数并不代表实际带通滤光片的层数（该图也不是按比例绘制的）

滤光片方向

滤光片的边缘刻有箭头，用来标明光透射滤光片的推荐方向。虽然滤光片的任意一面朝向光源都能起到滤光的作用，但是将镀膜面朝向光源效果更佳。这样能最/大程度地降低截止基底或有色玻璃滤光片层吸收通带外的辐射而引起的热效应或者可能产生的热损伤。右图为滤光片在低强度宽带光源照明下测得的透射率与波长的函数关系曲线图。该图表明透射滤光片的方向对出射光的光强和光谱影响很小。光线从正面和背面入射之间的最小差异很可能是由于滤光片移动、翻转和更换时微小的入射角度变化而引起的。

使用滤光片时，已准直的光应垂直入射到滤光片的表面。当未准直的光或者光非垂直入射到滤光片表面时，中心波长(透射率峰值对应的波长)将向短波长移动，且透射波段(通带)形状会发生变化。稍稍改变入射角度，就能在小范围内有效地调节滤光片的通带。而入射角度变化较大时，将引起中心波长的大幅度变化，而且还将明显扭曲通带的形状，甚至会导致通带透过率明显下降。

滤光片温度

通过改变滤光片的温度可以微调带通滤光片的中心波长(～在滤光片的工作范围内约1 nm)。这主要是由膜层轻微的热膨胀或收缩引起的。

上面的曲线图显示的是FB800-10和FB800-40滤光片的测量结果