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滤光片的分类和功能

2021-10-26 10:59:46

滤光片是一种有选择地透过不同波长的光的装置,通常是光路中的平板玻璃或塑料装置,有色或有干涉涂层。滤波器的光学特性完全由它们的频率响应来描述,它指定输入信号的每个频率分量的幅度和相位被滤波器修改。


滤光片选择性地透射特定波长范围内的光,即不同颜色的光,同时阻挡其余的光波。它们通常只能通过长波(long pass)、短波(short pass)或波长带,阻挡更长和更短的波长(带通)。通带可以更窄或更宽;大和小波峰之间的过渡可以是尖锐的也可以是平缓的。


滤镜通常用于摄影(偶尔使用一些特效滤镜和吸收滤镜)、许多光学仪器和彩色舞台灯光。在天文学中,滤光片用于限制感兴趣光谱带中光的透射,在荧光显微镜和荧光光谱等荧光应用中也需要滤光片。


滤光片的分类和功能

滤光片是常用的滤光片,按其光谱特性分为通带滤光片和截止滤光片;在光谱分析中,分为吸收滤光片和干涉滤光片。它主要用作辅助色散,例如用作光栅光谱仪中的光谱电平分离器,以消除低阶光谱重叠。单色器使用干涉滤光片来分离非常窄波长范围内的光。


吸收滤光片

吸收滤光片通常由玻璃制成,加入各种无机或有机化合物。这些化合物吸收某些波长的光并透射其他波长。还可以将化合物添加到塑料(通常是聚碳酸酯或丙烯酸)中以制造凝胶滤光片,它比玻璃基滤光片更轻、更便宜。

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二向色滤光片(干涉滤光片)

可以通过用一系列光学涂层涂覆玻璃基板来制造二向色滤光器(也称为“反射”或“薄膜”或“干涉”滤光器)。二向色滤光片通常反射光的不需要的部分并透射剩余部分。


二向色滤光片采用干涉原理。它们的层形成与期望波长谐振的连续系列的反射腔。当波峰和波谷重叠时,其他波长破坏性地消除或反射。


二向色滤光片特别适合于的科学工作,因为它们的颜色范围可以通过涂层的厚度和顺序来控制。它们通常比吸收式过滤器贵得多,而且更加细腻。它们可以用在诸如照相机的二向色棱镜的装置中,以将光束分离成不同颜色的成分。


法布里 – 珀罗干涉仪就是基于该原理制成的。它使用两个镜来建立谐振腔。它通过的波长是腔谐振频率的倍数。另一种变化形式为透明立方体或纤维,其抛光端形成被调谐以与特定波长谐振的反射镜。这些通常用于使用长距离光纤上的波分复用的电信网络中分离信道。


带通滤光片

带通滤光片只传输某一波长带,并阻塞其他波长带。 这种滤波器的宽度表示为它允许通过的波长范围,并且可以是从远小于埃到几百纳米的任何值。 这种滤光器可以通过组合LP滤光器和SP滤光器来制成。


带通滤光片的例子是 Lyot 滤光片和 Fabry-Pérot 干涉仪。这两种滤光片也可以做成可调滤光片,使用户可以选择中心波长。带通滤光片常用于天文学,以方便想要观察相关谱线的人们。


短通滤光片

短通 (SP) 滤光片是一种光学干涉滤光片或有色玻璃滤光片,可在目标光谱的有效范围内(通常是紫外线和可见光区域)衰减较长波长并透射(通过)较短波长。在荧光显微镜中,短通滤光片通常用于二向色镜和激发滤光片。


长通滤光片

长通 (LP) 滤光片是光学干涉滤光片或有色玻璃滤光片,可在目标光谱的有效范围内(紫外线、可见光或红外线)衰减较短波长并透射(通过)较长波长。在荧光显微镜中,长通滤光片通常用于分色镜和阻挡(发射)滤光片。


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