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窄带滤光片和截止滤光片的区别是什么?瑞研光学

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2024/12/20 9:33:39
  1. 功能目的

    • 窄带滤光片:主要功能是精确地让一个很窄波长范围的光通过,就像是在光谱这个 “光的长廊” 中,精准地打开了一个很窄的 “窗户”,只允许特定的一小束光进来。例如,在荧光检测中,为了检测特定荧光物质发射的光,需要使用窄带滤光片来精确选取该荧光物质发射的特定波长的光,而把其他波长的光都阻挡在外。

    • 截止滤光片:目的是截断(阻止通过)特定波长范围的光,只保留另外一部分波长范围的光。它分为短波截止滤光片和长波截止滤光片。比如,在光学成像设备中,红外截止滤光片可以阻止红外光进入成像系统,只让可见光波段的光通过,从而避免红外光对成像造成干扰。

  2. 通过的光谱范围

    • 窄带滤光片:通过的波长范围很窄,通常带宽(FWHM)在几纳米甚至小于 1 纳米。例如,在激光光谱选择应用中,窄带滤光片的带宽可能只有 1 - 3nm 左右,它紧紧围绕一个中心波长,让该中心波长附近极窄范围的光通过。

    • 截止滤光片:通过的波长范围相对较宽。例如,一个短波截止滤光片可能会允许波长大于 500nm 的光通过,把小于 500nm 的短波光都截止掉;或者一个长波截止滤光片允许波长小于 700nm 的光通过,将大于 700nm 的长波光全部截止,其通过的范围可能是几十纳米到几百纳米甚至更宽。

  3. 工作原理细节差异

    • 吸收型截止滤波片:利用材料对不同波长光的吸收特性来实现截止功能。例如,某些材料对紫外线吸收能力很强,当光通过这种材料制成的滤光片时,紫外线部分就被吸收而截止。

    • 薄膜干涉型截止滤波片:同样基于光的干涉原理,但与窄带滤光片不同的是,它是通过在基底上镀制多层薄膜,使不同波长的光由于干涉作用,在特定波长处相互加强或减弱,从而实现对光的选择性透过和截止。在设计上,更侧重于让某一波长界限一侧的光全部或大部分截止。

    • 吸收与干涉组合型截止滤波片:结合了材料吸收和薄膜干涉两种方式,更有效地截止特定波长范围的光。

    • 窄带滤光片:基于光的干涉原理,通过精确设计多层不同折射率薄膜的层数、厚度等参数来实现。这些薄膜的堆叠方式使得只有在特定的窄波长范围内,光在各薄膜层界面反射和折射产生的干涉作用才能让光相互加强并透过,而稍偏离这个波长范围,干涉就会使光减弱或抵消,从而无法通过滤光片。

    • 截止滤光片

  4. 应用场景侧重不同

    • 光学成像:在相机、望远镜等设备中校正色彩、减少杂散光和提高图像对比度。如红外截止滤光片可防止因红外光干扰而导致的图像偏色和模糊。

    • 光谱分析:用于选择特定的光谱范围进行分析,将不需要的光谱成分滤除,提高光谱分析的准确性和灵敏度。

    • 激光技术:控制激光的波长范围和输出特性,滤除激光源中的杂散波长,确保激光的单色性和稳定性。

    • 光通信:用于波分复用和解复用,分离和组合不同波长的光信号,提高通信系统的容量和传输效率。

    • 生物医学:在荧光显微镜、生物传感器等仪器中筛选特定波长的荧光信号或生物组织的光谱特征,减少背景光干扰,提高检测的灵敏度和特异性。

    • 荧光显微镜:用于观察细胞和组织中的荧光标记,精确选取荧光染料发出的特定波长的光,减少背景光干扰,提高成像的对比度和分辨率。

    • 天文学观测:对天体发射的特定光谱线进行观测,例如观测恒星的某些元素发射的特定谱线,分析恒星的化学成分。

    • 激光系统:用于选择和稳定激光的波长,提高激光的单色性和稳定性,在高精度激光加工和激光通信中有重要应用。

    • 窄带滤光片

    • 截止滤光片


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