новости компании о Комплексный анализ оптических фильтров

Комплексный анализ оптических фильтров

• 1Определение и характеристики фильтров
  Фильтр, как оптический компонент, в первую очередь работает для ослабления интенсивности света и изменения спектрального состава.обеспечивает точную спектральную фильтрацию для различных оптических приложенийВажно отметить, что, хотя фильтры могут улучшать определенные цвета или объекты, они не увеличивают яркость астрономических изображений.заставляя объекты появляться тусклыми в полученном изображении.
• 
  
• 2Принцип изготовления фильтров
  Фильтры, как правило, изготавливаются из пластика или стекла в сочетании со специальными красителями, которые изменяют молекулярную структуру и показатель преломления стекла.тем самым влияя на его свойства передачи для различных цветов светаНапример, красный фильтр позволяет пропускать только красный свет, блокируя все другие цвета.работающие как монохроматорыОднако следует отметить, что они не производят действительно монохромный свет.
• 
  
• 3Применение фильтров в фотографии
  Фильтры играют решающую роль в области фотографии. Добавляя соответствующий фильтр перед объективом, фотографы могут эффективно блокировать определенные цвета света,тем самым подчеркивая конкретные предметы или цветаНапример, когда фотографируете желтый цветок, помещение желтого фильтра перед объективом блокирует часть зеленого (от листьев) и синего (от неба) света.делая желтый цвет цветка более ярким и эффективно подчеркивая предметЭтот метод широко используется в различных фотографических сценариях, чтобы помочь фотографам создавать более художественные работы.
• 
  
• 4Классификация фильтров
  Фильтры могут быть классифицированы на основе различных критериев, таких как спектральная полоса, спектральные характеристики, материал покрытия и особенности применения.

• На основе спектральной полосы:

  • Ультрафиолетовые (УФ) фильтры:Разработан для ультрафиолетового спектра.

  • Фильтры видимого света:Разработан для видимой области спектра.

  • Инфракрасные фильтры:Разработан для инфракрасной области спектра.
    Эти фильтры предназначены для конкретных спектральных областей, чтобы удовлетворить конкретные оптические потребности.

• Основываясь на спектральных характеристиках:

  • Фильтры пропускания полосы:Передайте определенную полосу длин волн.

  • Фильтры отсечения (длинный/короткий проход):Передача длин волн выше (Longpass) или ниже (Shortpass) определенной длины волны отсечения/отсечения.

  • Дихроические фильтры: выборочно передает или отражает свет на основе длины волны.

  • Фильтры нейтральной плотности (ND)Однородно ослаблять интенсивность света по всему спектру.

  • Отражающие фильтры:В основном отражают свет в определенной полосе.
    Эти типы имеют различные характеристики передачи и блокировки для специфических спектральных эффектов фильтрации.

• На основе материала покрытия:

  • Фильтры мягкого покрытия:Покрытия менее прочные, более подходящие для таких устройств, как биохимические анализаторы.

  • Фильтры с твердым покрытиемПокрытия обладают превосходной твердостью и, что более важно, высокими порогами лазерного повреждения (LDT).

• Основываясь на оптических показателях и характеристиках передачи:

  • Фильтры пропускания полосы:Разрешить свету проходить в выбранном диапазоне, блокируя свет за пределами диапазона пропускания. Ключевые параметры включают длину центральной волны (CWL) и полную ширину при полумаксимальном (FWHM),классифицируются как узкополосные или широкополосные.

  • Фильтры короткого прохода:Передают свет с длиной волны меньшей, чем определенная длина волны.

  • Длиннопроходные фильтры:Передают свет с длиной волны, большей, чем определенная длина волны.
    Они используются для определённых функций выбора длины волны.

• 5. Терминология ключевого фильтра объяснена

• Центральная длина волны (CWL): длина волны, соответствующая пиковой проницаемости для фильтра пропускной полосы или пиковой рефлектанции для фильтра выемки.,Не просто длина волны, где проницаемость составляет 50%. Для фильтров интерференции пик может быть не точно в середине длины волны.

• Пропускная способность: диапазон длин волн, соответствующий части спектра, через которую через фильтр проходит определенное количество энергии, также известный как FWHM (см. рис. 1).

• 
• Рисунок 1:Иллюстрация центровой длины волны и полной ширины при полумаксимальном (FWHM)
• 
  
• При обсуждении эффективности фильтра встречаются еще два ключевых понятия:

• Диапазон блокировки (Blocking Band): описывает диапазон длин волн, в котором энергия фильтра ослабляется до определенного уровня оптической плотности (OD).Это определяет спектральную область, заблокированную фильтром.

• Переходный диапазон (ширина края): интервал длины волны, в течение которого фильтр переходит от высокой передачи к высокой блокировке (или наоборот), измеренный между указанными точками передачи (например,,Это определяет остроту края.

• 
• Рисунок 2: Соотношение между диапазоном блокировки/пространством перехода и оптической плотностью

• Оптическая плотность (OD): ключевая мера светоотражающей способности фильтра. Она логарифмически связана с проницаемостью (T) фильтра: OD = -log10 ((T).Высокое значение OD указывает на очень низкую проницаемость (высокая блокировка)На рисунке 3 визуально показана проницаемость для трех различных значений OD (OD 1.0Превышение дозы 1.3Очевидно, что проницаемость значительно снижается с увеличением ОД.

• 

• 
  (1) Связь между OD и проницаемостью: по мере увеличения оптической плотности (OD) проницаемость заметно снижается.что приводит к снижению проницаемостиЭто явление интуитивно продемонстрировано на рисунке 3.

• 
  

• Дихроический фильтр: тип фильтра, способного избирательно передавать или отражать свет на основе длины волны (см. рисунок 4).Он передает определенный диапазон длин волн, отражая или поглощая другие длины волнЭтот тип очень распространен в приложениях с длинными и короткими проходами.

• 
  Рисунок 4: Характеристики покрытия дихроического фильтра.

• 
  

• 
  • 
    

  • Длина волны резки (λcut-on): для фильтра с длинным проходом это длина волны, при которой проницаемость достигает 50%. Определяется как λcut-on на рис. 5.

  • 

  • 
    Рисунок 5: Ограниченная длина волны для фильтра длинного прохода.

  • 
    

  • Длина волны отсечения (λcut-off): для фильтра короткого прохода это длина волны, при которой проницаемость падает до 50%. Определена как λcut-off на рис. 6.

  • 
    Рисунок 6: Длина волны отсечения для фильтра короткого прохода.

  • 
    Параметр длины волны отсечения особенно важен при обсуждении производительности фильтров короткого прохождения.обозначен как λот-офф на рис. 6, предоставляя ключевую информацию для понимания производительности фильтра.

• 6.Технологии производства фильтров
• 
  Поглощающие и дихроические фильтры
• 
  
• Оптические фильтрыОсновное различие заключается в их механизме фильтрации.

• Поглощающие фильтры: для блокировки света используются поглощающие свойства цветного стеклянного субстрата. This type excels at handling noise caused by stray light within a system and is angle-insensitive – meaning their transmission and absorption properties remain consistent regardless of the angle of incident light.

• Дихроические (интерферентные) фильтры: работают путем отражения нежелательных длин волн и передачи желаемой спектральной части.Этот механизм желателен в приложениях, где свет должен быть разделен по длине волны на разные путиЭти фильтры работают с использованием тонкопленочных покрытий, состоящих из слоев материалов с различными показателями преломления, для создания конструктивных и разрушительных помех световых волн.

  • Световые волны, отражающиеся на интерфейсах между слоями, помешают.другие разрушительно вмешиваются и отражаются (рис. 7).

  • 
    Рисунок 7: Многослойная структура из чередующихся материалов с высоким и низким показателями преломления, отложенных на стеклянной подложке.

•  

  • В отличие от абсорбционных фильтров, дихроические фильтры очень чувствительны к углу.Увеличение угла падания смещает передачу фильтра в сторону более коротких длин волн (eНапример, синий сдвиг), уменьшая угол, смещает его в сторону более длинных длин волн (например, красный сдвиг).

• Изготовление фильтров для пропускания полосы: традиционное покрытие против твердости (IAD)
• 
  В настоящее время мы сосредоточены на дихроических ленточных фильтрах, широко используемых во многих отраслях промышленности.

• Традиционное покрытие (многополые):Некоторые слои покрытия (например, структура на рис. 7) накладываются на несколько отдельных подложений.Для сложных фильтров, стеки могут повторяться много раз (например, 100+ слоев в общей сложности на стороне).Этот метод приводит к более толстым фильтрам с уменьшенной проницаемостью, поскольку свет поглощается и/или отражается на каждом интерфейсе подложки и слое цемента..

• Осаждение с помощью твердого распыливания / с помощью ионов (IAD):Все требуемые слои покрытия (часто более 100 слоев на сторону) накладываются на один субстрат.Это приводит к более тонкому фильтру с значительно более высокой проницаемостью, поскольку свет проходит только через один субстрат и избегает потерь от слоев цемента.Преимущества включают улучшенную передачу, повышенную экологическую стабильность и более длительный срок службы.

• 

• 
  Рисунок 8: Сравнение традиционного (многосубстратного, цементированного) фильтра (слева) и фильтра с жестким (односубстратного) фильтром (справа).Проницаемость традиционного фильтра уменьшается с добавлением субстратов и цементных слоевФильтр с жестким распыливанием достигает более высокой передачи, используя один субстрат.

• Понимание этих производственных различий имеет решающее значение при выборе подходящего фильтра для применения.
• 
  
• 7. Введение и применение различных типов фильтров
  Используя фильтры Edmund Optics в качестве примера, вот краткий обзор распространенных типов фильтров и их применения:

• Фильтры пропускания полосы:Особенность очень узкополосной (например, <2 нм, 10 нм) или широкополосной (например, 50 нм, 80 нм) передачи по субстрату.Выбор фильтров пропускания полосы с жестким распыливанием (IAD) значительно увеличивает пиковую передачу на целевой длине волны.

• Фильтры длинного прохода (LP):Передают все длины волн, более длинные, чем определенная длина волны резки (λcut-on).

• Фильтры короткого прохода (SP):Передают все длины волн, меньшие, чем определенная длина волны отсечения (λcut-off).

• Теплопоглощающее стекло:Передает видимый свет, в то время как поглощает инфракрасное излучение.Используется в архитектурных и автомобильных приложениях для термоконтроля. Также функционирует как фильтр короткого прохода.

• Холодные зеркала:Тип дихроического фильтра, обладающего высокой отражательной способностью в видимом спектре при сохранении высокой проницаемости в инфракрасном (ЧИ).Идеально подходит для применений, где вырабатываемое тепло может привести к повреждению или неблагоприятным последствиям (.г., освещающие теплочувствительные образцы).

• Горячие зеркала:Тип дихроического фильтра, демонстрирующего высокую отражательность в инфракрасном (IR) спектре при сохранении высокой проницаемости в видимом.Широко используется в проекционных и осветительных системах для удаления тепла.

• Фильтры с выемкой:Разработан для передачи всех длин волн, за исключением предварительно выбранной, полностью заблокированной полосы (отрезка). Идеально подходит для точного удаления одной волны лазера или узкой полосы из оптической системы.

• Цветные фильтры для субстрата (абсорбции):Создается с использованием обработки субстрата (например, окрашенного стекла, пластика). Проявляет характерные профили поглощения / передачи через конкретные спектральные области. Часто используется в качестве длиннопроходных или полосных фильтров.Их трансмиссионные/блокирующие края менее острые, чем фильтры с покрытием, но нечувствительны к углу.

• Дихроические фильтры:Используется для таких приложений, как разделение цветов или комбинация в изображениях.Более чувствительные к углу, чем абсорбционные фильтры, но, как правило, менее чувствительны, чем сложные интерференционные ленточные фильтры.

• Фильтры нейтральной плотности (ND):Разработанные для равномерного ослабления интенсивности света (по УФ, видимым или инфракрасным спектрам) без значительного изменения спектрального баланса.

  • Поглощающий ND: работает путем поглощения непередаваемого света.

  • Отражающий НД: работает, отражая непередаваемый свет обратно вдоль падающего пути.Используется для защиты камер/детекторов от яркого света или чрезмерного воздействия.