一文帶你認(rèn)識(shí)濾光片的種類及原理

濾光片一般根據(jù)光譜波段可分為，紫外濾光片、可見(jiàn)濾光片和紅外濾光片。

按光譜特性又分為帶通濾光片、截止濾光片、分光濾光片、中性密度濾光片、反射濾光片；

按膜層材料又分為軟膜濾光片和硬膜濾光片。

根據(jù)其允許通過(guò)的光，并切斷通帶以外的光又分出帶通型，同時(shí)分出窄帶與寬帶。

按通過(guò)的選定波的光又區(qū)分為短波通型（低波通）和長(zhǎng)波通型（高波通）。

各分類濾光片的說(shuō)明

紫外濾光片，其原理便是通過(guò)使用分散在玻璃材料中的吸光物質(zhì)來(lái)控制入射光的波長(zhǎng)。這種濾光片可以吸收可見(jiàn)光，又允許紫外光通過(guò)，也允許部分近紅外光通過(guò)。這種濾光片主要功能用于提取紫外光，比如汞燈的紫外光。

可見(jiàn)光濾光片是一種將可見(jiàn)光根據(jù)其顏色進(jìn)行分離和調(diào)節(jié)的光學(xué)器件，其原理是基于光的衍射和吸收，通過(guò)吸收或反射不需要的光譜成分，讓需要的光譜成分通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光的分離和調(diào)制。不同類型的濾光片可以根據(jù)其光學(xué)性質(zhì)來(lái)分為吸收型和反射型兩種。

吸收型則以通過(guò)吸收某些波長(zhǎng)的光線來(lái)控制可見(jiàn)光的顏色和亮度。

反射型則是利用多層膜的干涉現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的，其中的反射波與透射波干涉形成光學(xué)諧振腔，只有特定波長(zhǎng)的光線能夠通過(guò)。

（激埃特1150nm紅外帶通濾光片）

紅外濾光片是一種能夠只透過(guò)紅外光，而阻擋可見(jiàn)光和紫外光的光學(xué)器件。它們的原理是利用不同波長(zhǎng)的光在不同材料中的折射率和反射率的差異，從而實(shí)現(xiàn)選擇性地透射或反射特定波段的光。紅外濾光片通常由特殊的材料制成，如金屬氧化物、氟化物等，這些材料被設(shè)計(jì)成具有特定的光譜特性，使其對(duì)紅外光波具有高透射性，而對(duì)其他波長(zhǎng)，尤其是可見(jiàn)光波長(zhǎng)的光具有高反射性或吸收性。這樣，當(dāng)光線照射到紅外濾光片上時(shí)，只有特定波長(zhǎng)范圍的紅外光能夠穿透濾光片，而其它波長(zhǎng)的光則被濾除。

帶通濾光片是一種只允許某一波段通過(guò)的光，并切斷通帶以外的光的光學(xué)器件，它的原理便是原理主要基于頻率選擇性。它利用濾波器內(nèi)部的電路或材料特性，對(duì)輸入信號(hào)中的不同頻率成分進(jìn)行選擇性處理。當(dāng)信號(hào)通過(guò)濾波片時(shí)，只有特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)能夠順利通過(guò)，而其它頻率的信號(hào)則會(huì)被衰減或阻止。

截止濾光片是指能從復(fù)合光中濾掉全部長(zhǎng)波或短波而僅保留所需波段范圍的濾光片，一般分為短波截止濾光片（長(zhǎng)波通濾光片）和長(zhǎng)波截止濾光片（短波通濾光片）兩種，其原理主要基于光學(xué)膜的干涉效應(yīng)以及特定波長(zhǎng)的光波在濾光片上的透射和反射特性。截止濾光片通常包含多層膜設(shè)計(jì)，這些膜層具有特定的折射系數(shù)和厚度，當(dāng)光線通過(guò)濾光片時(shí)，由于不同波長(zhǎng)的光在濾光片各層間的干涉作用，某些波長(zhǎng)的光會(huì)被反射，而另一些波長(zhǎng)的光則會(huì)透射過(guò)去，這使得在特定波長(zhǎng)下，光線的傳輸可以被最大程度地減少或完全消除。

負(fù)性濾光片，也叫陷波濾光片，也被稱為陷波濾光片、帶阻濾光片或帶抑制濾光片。它的主要功能是允許絕大多數(shù)波長(zhǎng)的光通過(guò)，但將特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)（阻帶）的光衰減到非常低的水平。相對(duì)于帶通濾光片，負(fù)性濾光片的使用方法和光譜曲線是相反的。

分光濾光片是一種特殊的光學(xué)元件，具有特定的光學(xué)結(jié)構(gòu)或涂層，這些結(jié)構(gòu)或涂層能夠使得不同波長(zhǎng)的光以不同的方式透射或反射，主要用于將光線按照波長(zhǎng)或顏色進(jìn)行分離。其原理主要基于光的干涉、衍射和色散等物理現(xiàn)象，當(dāng)光線通過(guò)分光濾光片時(shí)，由于不同波長(zhǎng)的光在材料中的折射率或傳播速度不同，它們會(huì)被分離成不同的光譜成分。這樣，分光濾光片可以將一束復(fù)合光分解成多個(gè)單色光，或者允許特定波長(zhǎng)的光通過(guò)而阻擋其他波長(zhǎng)的光。

中性密度濾光片（也稱衰減片）即中性密度濾光器、中性密度鏡（ND鏡）、中性密度衰減片、固定中性密度片，漸變中性密度片，利用物質(zhì)對(duì)光的吸收特性，制成片狀，放在光路上，可以將光強(qiáng)衰減，這種片狀元件叫光學(xué)衰減片。其原理主要基于物質(zhì)對(duì)光的吸收或反射特性，中性密度濾光片通常分為吸收型和反射型兩種。吸收型中性密度濾光片是在光學(xué)玻璃中加入某些化學(xué)原料制成的，這通常就是我們所說(shuō)的有色玻璃。而基于薄膜干涉原理的反射式中性密度濾光片，則透射一部分光并反射另一部分光。在設(shè)計(jì)上，主要被設(shè)計(jì)成對(duì)各種波長(zhǎng)的光具有近似相同的衰減能力，因此不會(huì)改變對(duì)光的顏色與光譜分布。

反射濾光片是通過(guò)反射作用來(lái)調(diào)控光線的透過(guò)和衰減，主要依賴于光學(xué)薄膜的干涉效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)特定波長(zhǎng)光線的反射，因此無(wú)需考慮材料對(duì)光的吸收。其原理主要基于光的干涉和薄膜反射特性，由多層光學(xué)薄膜組成的濾光片，每層薄膜都具有特定的折射率和厚度。當(dāng)光線入射到反射濾光片上時(shí)，這些薄膜層會(huì)對(duì)光線進(jìn)行多次反射和透射，由于干涉效應(yīng)，某些波長(zhǎng)的光線會(huì)被加強(qiáng)反射，而其他波長(zhǎng)的光線則可能透射或衰減。

吸收濾光片是一種含有某種有色金屬氧化物的有色玻璃，它的主要功能是通過(guò)對(duì)特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行吸收，從而達(dá)到濾波的目的。當(dāng)光線穿過(guò)濾光片時(shí)，其內(nèi)部材料會(huì)對(duì)特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行吸收，而對(duì)其他波長(zhǎng)的光則透過(guò)。這種選擇性的吸收和透過(guò)，使得濾光片能夠過(guò)濾掉不需要的光譜成分，只允許特定波長(zhǎng)的光通過(guò)。吸收濾光片的特點(diǎn)是高效吸收、選擇性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、應(yīng)用廣泛。其濾光性能主要取決于其內(nèi)部材料的吸光特性和材料的厚度。不同的材料對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收程度不同，因此可以通過(guò)選擇合適的材料和調(diào)整材料的厚度，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行高效吸收。

（激埃特全介質(zhì)反射鏡）

根據(jù)鍍膜工藝不同，我們一般分為軟鍍膜濾光片與硬鍍膜濾光片，硬鍍膜擁有更高的激光損傷閾值。

軟膜濾光片的特點(diǎn)在于其膜層材料具有相對(duì)較低的硬度，這些膜層通常由多層介質(zhì)膜或金屬膜組成，通過(guò)精確控制膜層的材料、厚度和結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光波傳輸特性的精確調(diào)控。其原理主要基于光波在濾光片膜層傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的各種特性變化，如透射、吸收、散射、反射、偏振、相位變化等，當(dāng)光線通過(guò)軟膜濾光片時(shí)，不同波長(zhǎng)的光波會(huì)在膜層中發(fā)生干涉、衍射等效應(yīng)，從而導(dǎo)致特定波長(zhǎng)的光波被反射、吸收或透射。

硬膜濾光片在于其膜層具有較高的硬度，因此也擁有較高激光損傷閾值，能夠承受高強(qiáng)度的激光照射而不易受到損害，多用于激光系統(tǒng)應(yīng)用中。其原理便是基于光波與硬膜濾光片之間的相互作用。硬膜濾光片的膜層通常由多層特殊材料組成，這些材料經(jīng)過(guò)精密設(shè)計(jì)和制備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定波長(zhǎng)激光的精確調(diào)控。當(dāng)激光通過(guò)硬膜濾光片時(shí)，膜層會(huì)對(duì)激光進(jìn)行吸收、反射、透射或散射等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光譜的調(diào)控。

（激埃特帶通濾光片）

帶通濾光片分為寬帶濾光片與窄帶濾光片，截止濾光片分為長(zhǎng)波截止短波通濾光片和短波截止長(zhǎng)波通濾光片。

寬帶濾光片屬于帶通濾光片的一個(gè)細(xì)分，具有相對(duì)較寬的透過(guò)頻率范圍。其設(shè)計(jì)目的是選擇更寬范圍的光波，允許較大范圍內(nèi)的頻率通過(guò)，同時(shí)阻擋超出該范圍的光波。寬帶濾光片通常具有較高的透過(guò)率，但相對(duì)較低的阻擋能力，這是因?yàn)槠淠繕?biāo)是傳遞更廣泛的頻率范圍而不是選擇特定的頻率。其原理是基于其特殊的膜層結(jié)構(gòu)和對(duì)光波的透過(guò)范圍的控制，利用介質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的色散作用，使得不同波長(zhǎng)的光在介質(zhì)中傳播的速度不同，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的分離。通過(guò)精確設(shè)計(jì)和調(diào)整濾光片中的膜層材料、厚度和折射率等參數(shù)，寬帶濾光片能夠允許某一較寬范圍的光波通過(guò)，而阻擋超出該范圍的光波。

窄帶濾光片是從帶通濾光片中細(xì)分出來(lái)的，其特點(diǎn)是允許一個(gè)非常窄的光譜段內(nèi)的光波通過(guò)，而阻擋其他波長(zhǎng)的光波（常用于需要精確選擇特定波長(zhǎng)范圍的應(yīng)用）。其原理基于薄膜的干涉效應(yīng)，通過(guò)在玻璃或其他透明基底上鍍制多層光學(xué)薄膜，這些薄膜具有不同的折射率和厚度，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，以使得當(dāng)光波通過(guò)這些膜層時(shí)，特定波長(zhǎng)的光波會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉，從而增強(qiáng)透射；而其他波長(zhǎng)的光波則會(huì)發(fā)生相消干涉，被反射或吸收。窄帶相比于寬帶擁有較低的半帶寬，一般半帶寬在30nm左右及以下，超過(guò)40nm一般為寬帶。

短波通濾光片簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是根據(jù)指定的波長(zhǎng)，短波通過(guò)，長(zhǎng)波截止。由多層光學(xué)薄膜構(gòu)成的，這些薄膜具有不同的折射率和厚度，主要用于傳輸較短波長(zhǎng)的光并阻止較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光通過(guò)，其原理是基于光波與濾光片膜層之間的相互作用，特別是利用光學(xué)薄膜的干涉效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光波波長(zhǎng)的選擇性透過(guò)，當(dāng)光線通過(guò)濾光片時(shí)，不同波長(zhǎng)的光波在膜層之間發(fā)生干涉。通過(guò)精確控制膜層的折射率和厚度，短波通濾光片可以使得較短波長(zhǎng)的光波發(fā)生相長(zhǎng)干涉，從而增強(qiáng)透射；而較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光波則發(fā)生相消干涉，被反射或吸收。

長(zhǎng)波通濾光片定義與短波相反，根據(jù)指定的波長(zhǎng)，長(zhǎng)波通過(guò)，短波被截止。長(zhǎng)波通濾光片采用特殊工藝加工而成，內(nèi)部由多層光學(xué)薄膜組成，每層薄膜的折射率和厚度都經(jīng)過(guò)精密計(jì)算和設(shè)計(jì)，具有高透射率、低損耗和良好的光譜透過(guò)性。其工作原理和設(shè)計(jì)目的主要是允許長(zhǎng)波長(zhǎng)的光波通過(guò)，同時(shí)阻止短波長(zhǎng)的光波通過(guò)，當(dāng)光線入射到濾光片上時(shí)，這些薄膜會(huì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光波進(jìn)行干涉、反射和透射。通過(guò)精確控制膜層的參數(shù)，長(zhǎng)波通濾光片能夠?qū)崿F(xiàn)特定波長(zhǎng)范圍的長(zhǎng)波光波的高效透射，同時(shí)阻止短于該波長(zhǎng)的光波通過(guò)。