Różne typy filtrów i kluczowe specyfikacje

Różne typy filtrów i kluczowe specyfikacje

Zasadniczo filtry optyczne można podzielić na kilka typów, a te różne typy filtrów optycznych przedstawiono poniżej.

1. Filtr absorpcyjny: Filtr absorpcyjny powstaje poprzez zmieszanie specjalnych barwników z żywicą lub materiałami szklanymi.Zgodnie ze zdolnością do pochłaniania światła o różnych długościach fal, może pełnić rolę filtrowania.Filtry z kolorowego szkła są najczęściej stosowane na rynku.Jego zalety to stabilność, jednorodność, dobra jakość wiązki i niski koszt produkcji, ale ma wadę w postaci stosunkowo dużego pasma przepustowego, które rzadko jest mniejsze niż 30 nm.

2. Filtr interferencyjny: Filtr interferencyjny przyjmuje metodę powlekania próżniowego, a warstwa folii optycznej o określonej grubości jest powlekana na powierzchni szkła.Zwykle kawałek szkła jest wykonany z folii wielowarstwowych, a zasada interferencji jest wykorzystywana do uzyskania przepuszczania fal świetlnych w określonym zakresie widmowym.Istnieje wiele typów filtrów przeciwzakłóceniowych, różne są też obszary ich zastosowania.Wśród nich najczęściej stosowanymi filtrami interferencyjnymi są filtry pasmowoprzepustowe, filtry odcinające i filtry dichroiczne.

(1) Filtry pasmowoprzepustowe mogą przepuszczać tylko światło o określonej długości fali lub wąskim paśmie, a światło poza pasmem przepustowym nie może przez nie przejść.Głównymi wskaźnikami optycznymi filtrów pasmowoprzepustowych są: centralna długość fali (CWL), połowa szerokości pasma (FWHM) i transmitancja (T%).W zależności od wielkości pasma można go podzielić na filtry wąskopasmowe o szerokości pasma mniejszej niż 30 nm;filtry szerokopasmowe o szerokości pasma powyżej 60 nm.

(2) Filtr odcinający (filtr odcinający) może podzielić widmo na dwa regiony.Światło w jednym obszarze nie może przejść przez ten obszar, który jest nazywany obszarem odcięcia, podczas gdy światło w innym obszarze może w pełni przejść przez ten obszar, który jest nazywany obszarem pasma przepustowego.Typowymi filtrami odcinającymi są filtry długoprzepustowe i filtry krótkoprzepustowe.Filtr przepustowy o długich falach: odnosi się do określonego zakresu długości fal, transmitowany jest kierunek długich fal, a kierunek fal krótkich jest odcięty, co odgrywa rolę izolacji fal krótkich.Filtr przepustowy krótkofalowy: filtr przepustowy krótkofalowy odnosi się do określonego zakresu długości fal, transmitowany jest kierunek fal krótkich, a kierunek fal długich jest odcięty, co odgrywa rolę izolacji fal długich.

(3) Filtr dichroiczny (filtr dichroiczny) może wybrać niewielką gamę kolorów, które chcą przepuszczać światło zgodnie z potrzebami i odzwierciedlać inne kolory.Istnieją inne rodzaje filtrów: Filtry neutralnej gęstości (neutral Density Filters), znane również jako folie tłumiące, są stosowane w celu zapobiegania uszkodzeniu czujnika lub elementów optycznych aparatu przez silne źródła światła i mogą pochłaniać lub odbijać światło, które nie zostało pochłonięte .Część transmitowanego światła, która równomiernie zmniejsza transmitancję w określonej części widma.

Główną funkcją filtrów fluorescencyjnych jest separacja i selekcja charakterystycznych widm pasmowych światła wzbudzającego i emitowanej fluorescencji substancji w biomedycznym systemie kontroli i analizy fluorescencji.Jest to kluczowy element stosowany w instrumentach biomedycznych i naukach przyrodniczych.

Filtry astronomiczne to rodzaj filtrów służących do zmniejszenia wpływu zanieczyszczenia światłem na jakość zdjęć podczas wykonywania zdjęć astronomicznych.

Filtry neutralne dzielą się generalnie na absorpcyjne i refleksyjne.Odblaskowy filtr o neutralnej gęstości przyjmuje zasadę interferencji cienkowarstwowej, aby transmitować część światła i odbijać drugą część światła (zwykle nie używa już tego odbitego światła), to odbite światło łatwo tworzy rozproszone światło i zmniejsza dokładność eksperymentu , więc użyj kolektora światła serii ABC, aby zebrać odbite światło.Absorpcyjne filtry o neutralnej gęstości ogólnie odnoszą się do samego materiału lub po zmieszaniu pewnych pierwiastków w materiale, które pochłaniają pewne określone długości fal światła, ale nie mają żadnego lub niewielki wpływ na inne długości fal światła.Ogólnie rzecz biorąc, próg uszkodzenia pochłaniających filtrów o neutralnej gęstości jest niższy, a po długotrwałym użytkowaniu może wystąpić wydzielanie ciepła, dlatego należy zachować ostrożność podczas ich używania.

Kluczowe specyfikacje filtrów optycznych

Pasmo przepuszczania: zakres długości fal, przez które światło może przechodzić, nazywany jest pasmem przepuszczania.

Szerokość pasma (FWHM): Szerokość pasma to zakres długości fali używany do reprezentowania określonej części widma przechodzącego przez filtr przez padającą energię, wyrażony jako szerokość połowy większej transmitancji, znana również jako połowa szerokości, w nm.Na przykład: szczytowa transmitancja filtra wynosi 80%, następnie 1/2 to 40%, a lewe i prawe długości fal odpowiadające 40% to 700nm i 750nm, a połowa szerokości pasma to 50nm.Te o szerokości połówkowej mniejszej niż 20 nm nazywane są filtrami wąskopasmowymi, a te o szerokości połówkowej większej niż 20 nm nazywane są filtrami pasmowo-przepustowymi lub filtrami szerokopasmowymi.

Środkowa długość fali (CWL): odnosi się do szczytowej długości fali transmisji filtra pasmowo-przepustowego lub wąskopasmowego lub szczytowej długości fali odbicia filtra pasmowo-zaporowego, punktu środkowego między 1/2 długości fali szczytowej transmitancji, czyli szerokości pasma. nazywa się centralną długością fali.

Transmitancja (T): Odnosi się do przepuszczalności pasma docelowego, wyrażona w procentach, na przykład: szczytowa transmitancja filtra (Tp) > 80% odnosi się do światła, które może przejść przez filtr po tłumieniu.Gdy maksymalna wartość przekracza 80%, im większa przepuszczalność, tym lepsza zdolność przepuszczania światła.Zakres odcięcia: służy do reprezentowania przedziału długości fali obszaru widma energii traconego przez filtr, to znaczy zakresu długości fali poza pasmem przepustowym.Współczynnik odcięcia (blok): transmitancja odpowiadająca długości fali w zakresie odcięcia, znana również jako Głębokość odcięcia jest używana do opisania stopnia odcięcia filtra.Niemożliwe jest, aby przepuszczalność światła osiągnęła wartość 0. Tylko zbliżenie przepuszczalności filtra do zera może lepiej odciąć niechciane widmo.Współczynnik odcięcia można zmierzyć za pomocą transmitancji i można go również wyrazić za pomocą gęstości optycznej (OD).Zależność konwersji między nią a transmitancją (T) jest następująca: OD=log10(1/T) Szerokość pasma przejściowego: zgodnie z filtrem Głębokość odcięcia jest inna, a większa dopuszczalna szerokość widmowa między określonym odcięciem filtra od głębokości i 1/2 pozycji piku transmitancji.Nachylenie krawędzi: tj. [(λT80-λT10)/λT10] *

Wysoki współczynnik odbicia (HR): Większość światła przechodzącego przez filtr jest odbijana.

Wysoka transmitancja (HT): Transmitancja jest wysoka, a straty energii światła przechodzącego przez filtr są bardzo małe.Kąt padania: Kąt między padającym światłem a normalną powierzchni filtra nazywany jest kątem padania.Gdy światło pada pionowo, kąt padania wynosi 0°.

Efektywna apertura: Obszar fizyczny, który można skutecznie wykorzystać w urządzeniach optycznych, nazywany jest aperturą efektywną, która zwykle jest podobna do wyglądu filtra, koncentryczna i nieco mniejsza.Długość fali początkowej: Długość fali początkowej odnosi się do długości fali odpowiadającej wzrostowi transmitancji do 1/2 wartości szczytowej w filtrze długofalowym, a czasami można ją zdefiniować jako 5% lub 10% wartości szczytowej w paśmie filtr przepustowy Długość fali odpowiadająca transmitancji.

Długość fali odcięcia: Długość fali odcięcia odnosi się do długości fali odpowiadającej, gdy transmitancja w filtrze przepustowym fal krótkich jest zmniejszona do 1/2 wartości szczytowej.W filtrze środkowoprzepustowym można to czasem zdefiniować jako szczytową transmitancję 5% lub 10%.Długość fali odpowiadająca szybkości przechodzenia.

Specyfikacje powierzchni i parametry wymiarowe filtrów Jakość powierzchni

Jakość powierzchni filtra ma głównie wady, takie jak zadrapania i wżery na powierzchni.Najczęściej stosowanymi specyfikacjami dotyczącymi jakości powierzchni są zadrapania i wgłębienia określone w normie MIL-PRF-13830B.Nazwę wgłębień oblicza się, dzieląc średnicę wgłębienia w mikronach przez 10, zwykle specyfikacja wgłębienia będzie nazywana standardową jakością w zakresie od 80 do 50;jakość w przedziale od 60 do 40;a zakres od 20 do 10 będzie uważany za wysoką precyzję.

Jakość powierzchni: Jakość powierzchni jest miarą dokładności powierzchni.Służy do pomiaru odchylenia płaszczyzn takich jak zwierciadła, okna, graniastosłupy czy zwierciadła płaskie.Odchylenie gładkości jest zwykle mierzone wartością pofałdowania (λ), która jest składa się ze źródeł testowych o wielu długościach fal, jeden pasek odpowiada 1/2 długości fali, a gładkość wynosi 1λ, co reprezentuje ogólny poziom jakości;gładkość wynosi λ/4, co reprezentuje poziom jakości;gładkość wynosi λ/20, co oznacza bardzo precyzyjny poziom jakości.

Tolerancja: tolerancja filtra dotyczy głównie środkowej długości fali i połowy szerokości pasma, dlatego wskazany jest zakres tolerancji produktu filtrującego.

Tolerancja średnicy: Ogólnie rzecz biorąc, wpływ tolerancji średnicy filtra podczas użytkowania nie jest duży, ale jeśli urządzenie optyczne ma być zamontowane na uchwycie, należy wziąć pod uwagę tolerancję średnicy.Zwykle tolerancja średnicy w (± 0,1 mm) nazywana jest jakością ogólną, (± 0,05 mm) nazywana jest jakością precyzyjną, a (± 0,01 mm) nazywana jest wysoką jakością.

Tolerancja grubości środka: Grubość środka to grubość środkowej części filtra.Zwykle tolerancja grubości środka (± 0,2 mm) nazywana jest jakością ogólną, (± 0,05 mm) nazywana jest jakością precyzyjną, a (± 0,01 mm) nazywana jest wysoką jakością.