Фильтр полосы пропускения

Обзор полосового фильтра.

Фильтр, у которого кривая спектральной характеристики имеет блокирующие области по обе стороны полосы пропускания, называется полосовым фильтром. Полосовые фильтры являются критической категорией оптических тонкопленочных компонентов, широко применяемых в таких областях, как химия, спектроскопия, лазеры, астрофизика, волоконно-оптические коммуникации и биология.

Полосовые фильтры, подготовленные с использованием принципов оптической интерференции, демонстрируют зону пропускания вблизи определенной длины волны в своей спектральной кривой, известной как полоса пропускания, фланкированную блокирующими областями. Кроме того, боковые полосы передачи (паразитные полосы передачи) могут существовать вокруг блокирующих областей, которые обычно устраняются с помощью цветного стекла, поглощающих пленок или блокирующих фильтров.

Технические характеристики полосового фильтра

Длина центральной волны (CWL): пиковая длина волны пропускания полосового фильтра, измеренная в нанометрах (нм), определяющая середину полосы пропускания. Это имеет решающее значение для приложений, требующих точного выбора длины волны.

Полоса пропускания (FWHM): диапазон длин волн, в котором фильтр эффективно пропускает свет, измеренный как полная ширина на половине максимума (FWHM) кривой пропускания. Узкополосные фильтры (

Пропускание: Процент падающего света, проходящего через фильтр в полосе пропускания. Высокий коэффициент пропускания (например, 90%) имеет решающее значение для минимизации потерь энергии в таких приложениях, как оптическая связь или визуализация.

Наклон края (Transition Slope): крутизна перехода между полосой пропускания и блокирующими областями. Более крутой наклон (например, от 10% до 80% коэффициента пропускания) усиливает внеполосное подавление, критическое для подавления нежелательных длин волн.

Искажение волнового фронта: фазовые аберрации, вводимые фильтром, вызывающие отклонения волнового фронта проходящего света. Чрезмерные искажения ухудшают разрешение изображения и качество луча, особенно в высокоточных системах, таких как интерферометры.

Хроматическая дисперсия: зависящие от длины волны изменения показателя преломления в фильтрующем материале, приводящие к спектральному разделению (например, цветная окантовка). Это может ухудшить оптические характеристики в системах, чувствительных к фокусировки, зависящей от длины волны, таких как микроскопия или лазерные системы.

Области применения полосового фильтра

Высокопроизводительные полосовые фильтры применяются для флуоресцентной визуализации.

Флуоресцентный микроскоп состоит из основных компонентов, таких как источник света, система фильтров и оптическая система. На рисунке ниже представлена принципиальная схема оптических элементов в фильтрующей системе. Источник света излучает свет высокой энергии, который, пройдя через фильтр возбуждения, выводит свет определенной длины волны. Этот свет затем отражается дихроическим зеркалом на образце. При воздействии высокоэнергетического света определенной длины волны образец излучает флуоресценцию, которая сначала проходит через дихроическое зеркало, а затем через эмиссионный фильтр, прежде чем ее наблюдает человеческий глаз или захватывает камера.

Эмиссионный фильтр с высокой глубиной отсечки изолирует источник света возбуждения от флуоресцентного сигнала, предотвращая помехи и затемнение флуоресцентного сигнала возбуждающим светом. Даже когда флуоресцентный сигнал значительно слабее, чем интенсивность света возбуждения, его все еще можно четко наблюдать. Выбор фильтра возбуждения и фильтра излучения зависит от длины волны возбуждения и длины волны сигнала флуоресценции образца. Для образцов, которые не могут быть возбуждены для излучения флуоресценции, флуоресцентные зонды необходимо использовать для маркировки перед последующим экспериментальным наблюдением.

Высокопроизводительные полосовые фильтры применяются при комбинировании пучков с несколькими длинами волн.

При использовании в сочетании с дихроическими зеркалами и отражателями они позволяют комбинировать лазерный луч. Фильтры и дихроические зеркала должны быть аккуратнымиY выбирается на основе конкретных требований для минимизации перекрестных помех между соседними каналами.

Разница между полосовые фильтры и узкополосные фильтры

И полосовые фильтры, и узкополосные фильтры позволяют световым сигналам проходить в определенном диапазоне длин волн, блокируя сигналы за пределами этого диапазона. Полосовые фильтры обычно имеют относительно широкую полосу пропускания, с типичной полуполосой пропускания, превышающей 40 нм. Узкополосные фильтры, с другой стороны, являются подмножеством полосовых фильтров и имеют одно и то же определение: они позволяют световым сигналам проходить в определенном диапазоне длин волн и блокируют сигналы за пределами этого диапазона. Тем не менее, узкополосные фильтры характеризуются гораздо более узкой полосой пропускания.

Узкополосные фильтры в первую очередь характеризуются использованием полностью диэлектрической технологии покрытия твердой пленки и принципом диэлектрических помех. Они улучшают характеристики узкополосных фильтров, гарантируя, что их оптические характеристики не зависят от толщины подложки. Это делает узкополосные фильтры более подходящими для интеграции в системы визуализации инструментов, тем самым улучшая их оптические характеристики и обеспечивая их эффективное применение. Кроме того, узкополосные фильтры используют специальные оптические материалы подложки для решения таких проблем, как восприимчивость к плесени и нестабильность оптических характеристик, связанных с традиционным композитным стеклом абсорбционного типа. Продукция изготавливается в соответствии с конкретными требованиями заказчика.