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。

按通過的選定波的光又區(qū)分為短波通型（低波通）和長波通型（高波通）。

各分類濾光片的說明

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

可見光濾光片是一種將可見光根據(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，通過吸收或反射不需要的光譜成分，讓需要的光譜成分通過，從而實(shí)現(xiàn)對光的分離和調(diào)制。不同類型的濾光片可以根據(jù)其光學(xué)性質(zhì)來分為吸收型和反射型兩種。

吸收型則以通過吸收某些波長的光線來控制可見光的顏色和亮度。

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，只有特定波長的光線能夠通過。

（激埃特1150nm紅外帶通濾光片）

紅外濾光片是一種能夠只透過紅外光，而阻擋可見光和紫外光的光學(xué)器件。它們的原理是利用不同波長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，使其對紅外光波具有高透射性，而對其他波長，尤其是可見光波長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)，只有特定波長范圍的紅外光能夠穿透濾光片，而其它波長的光則被濾除。

帶通濾光片是一種只允許某一波段通過的光，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，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（長波通濾光片）和長波截止濾光片（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)光線通過濾光片時(shí)，由于不同波長的光在濾光片各層間的干涉作用，某些波長的光會(huì)被反射，而另一些波長的光則會(huì)透射過去，這使得在特定波長下，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)波長的光通過，但將特定波長范圍內(nèi)（阻帶）的光衰減到非常低的水平。相對于帶通濾光片，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的光以不同的方式透射或反射，主要用于將光線按照波長或顏色進(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)光線通過分光濾光片時(shí)，由于不同波長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，或者允許特定波長的光通過而阻擋其他波長的光。

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)成對各種波長的光具有近似相同的衰減能力，因此不會(huì)改變對光的顏色與光譜分布。

反射濾光片是通過反射作用來調(diào)控光線的透過和衰減，主要依賴于光學(xué)薄膜的干涉效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對特定波長光線的反射，因此無需考慮材料對光的吸收。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)對光線進(jìn)行多次反射和透射，由于干涉效應(yīng)，某些波長的光線會(huì)被加強(qiáng)反射，而其他波長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對特定波長的光進(jìn)行吸收，從而達(dá)到濾波的目的。當(dāng)光線穿過濾光片時(shí)，其內(nèi)部材料會(huì)對特定波長的光進(jìn)行吸收，而對其他波長的光則透過。這種選擇性的吸收和透過，使得濾光片能夠過濾掉不需要的光譜成分，只允許特定波長的光通過。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。不同的材料對不同波長的光吸收程度不同，因此可以通過選擇合適的材料和調(diào)整材料的厚度，來實(shí)現(xiàn)對特定波長的光進(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，通過精確控制膜層的材料、厚度和結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對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)光線通過軟膜濾光片時(shí)，不同波長的光波會(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)過精密設(shè)計(jì)和制備，以實(shí)現(xiàn)對特定波長激光的精確調(diào)控。當(dāng)激光通過硬膜濾光片時(shí)，膜層會(huì)對激光進(jìn)行吸收、反射、透射或散射等操作，從而實(shí)現(xiàn)對激光光譜的調(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，截止濾光片分為長波截止短波通濾光片和短波截止長波通濾光片。

寬帶濾光片屬于帶通濾光片的一個(gè)細(xì)分，具有相對較寬的透過頻率范圍。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，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率，但相對較低的阻擋能力，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)和對光波的透過范圍的控制，利用介質(zhì)對不同波長光的色散作用，使得不同波長的光在介質(zhì)中傳播的速度不同，從而實(shí)現(xiàn)波長的分離。通過精確設(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，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，而阻擋其他波長的光波（常用于需要精確選擇特定波長范圍的應(yīng)用）。其原理基于薄膜的干涉效應(yīng)，通過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)過精心設(shè)計(jì)，以使得當(dāng)光波通過這些膜層時(shí)，特定波長的光波會(huì)發(fā)生相長干涉，從而增強(qiáng)透射；而其他波長的光波則會(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40nm一般為寬帶。

短波通濾光片簡單來說就是根據(jù)指定的波長，短波通過，長波截止。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的光并阻止較長波長的光通過，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)來實(shí)現(xiàn)對光波波長的選擇性透過，當(dāng)光線通過濾光片時(shí)，不同波長的光波在膜層之間發(fā)生干涉。通過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的光波發(fā)生相長干涉，從而增強(qiáng)透射；而較長波長的光波則發(fā)生相消干涉，被反射或吸收。

長波通濾光片定義與短波相反，根據(jù)指定的波長，長波通過，短波被截止。長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性。其工作原理和設(shè)計(jì)目的主要是允許長波長的光波通過，同時(shí)阻止短波長的光波通過，當(dāng)光線入射到濾光片上時(shí)，這些薄膜會(huì)對不同波長的光波進(jìn)行干涉、反射和透射。通過精確控制膜層的參數(shù)，長波通濾光片能夠?qū)崿F(xiàn)特定波長范圍的長波光波的高效透射，同時(shí)阻止短于該波長的光波通過。