光學(xué)滤光片对于很(hěn)多(duō)人来说是一个比较陌生的概念，好像与我们的日常生活有(yǒu)些遠(yuǎn)，实则不然。仔细观察周边环境与生活，我们就会发现生活中许多(duō)方面都与滤光片密不可(kě)分(fēn)了，今天就和大家一起来學(xué)习窄带滤光片，来了解窄带滤光片的具體(tǐ)参数，看你了解多(duō)少呢(ne)？
所谓窄带滤光片，是从带通滤光片中细分(fēn)出来的，其定义与带通滤光相同，也就是这种滤光片在特定的波段允许光信号通过，而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止，窄带滤光片的通带相对来说比较窄，一般為(wèi)中心波長(cháng)值的5%以下。以下為(wèi)窄带滤光片的参数描述:
窄带滤光片的中心波長(cháng)一般就是仪器或设备的工作波長(cháng)，它是指通带中心位置的波長(cháng)。图1為(wèi)窄带滤光片的透过率曲線(xiàn)示意图。在图中，中心波長(cháng)图片的具體(tǐ)定义如下：
其中，
分(fēn)别对应透过率為(wèi)峰值的一半时通带左侧和右侧的波長(cháng)位置。
在实际生产过程中，中心波長(cháng)的位置与设计值总有(yǒu)或多(duō)或少的一点差异，所以在规定中心波長(cháng)时，一般都要加上一个容差范围。这个容差范围是由实际使用(yòng)条件决定的，通常情况下，带宽越窄，容差就越小(xiǎo)。比如对10nm左右的带宽，中心波長(cháng)的容差一般只允许到±2nm，对于30nm以上的带宽，就可(kě)以放宽到±5nm。
图1 窄带滤光片的参数示意图
带宽是指通带中透过率為(wèi)峰值透过率的一半的两个位置之间的距离，有(yǒu)时也叫半高宽（不叫半带宽），英文(wén)字母经常用(yòng)FWHM（Full Width at Half Maximum）表示。具體(tǐ)的带宽值定义如下：
带宽也是有(yǒu)容差的，其容差范围也带宽本身大小(xiǎo)有(yǒu)关，一般来说带宽越小(xiǎo)，容差也跟着减小(xiǎo)。带宽的选择与采用(yòng)的光源、需要的信号波長(cháng)范围以及干扰的大小(xiǎo)有(yǒu)关，针对应用(yòng)实例将会进一步讨论。
峰值透过率是指带通滤光片在通带中最高的透过率大小(xiǎo)。峰值透过率的高低要求视使用(yòng)场合不同而不同。在噪声抑制和信号大小(xiǎo)的要求中，如果对信号大小(xiǎo)更关注，希望能(néng)提高信号的强度，这种情况下需要高的峰值透过率，如果对噪声抑制更加关注，希望得到更高的信噪比，则可(kě)以降低一些峰值透过率的要求，而提高截止深度的要求。
截止范围是指除了通带以外，要求截止的波長(cháng)范围。对于窄带滤光片来说，有(yǒu)一段是前截止，就是截止波長(cháng)小(xiǎo)于中心波長(cháng)的一段，还有(yǒu)一段長(cháng)截止，截止波長(cháng)高于中心波長(cháng)的那一段。如果细分(fēn)的话，要对两个截止波段分(fēn)别进行描述，但一般情况下只要指明窄带滤光片需要截止的最短波長(cháng)和最長(cháng)波長(cháng)就可(kě)以知道该滤光片的截止范围了。在确定截止范围时，不能(néng)简单地说"除了通带以外，其他(tā)的都不需要"，这样描述过于理(lǐ)想化，在实际制作过程中会遇到麻烦。
截止范围的选择与采用(yòng)的光源、所处的干扰光波長(cháng)范围和所用(yòng)的接收器的光谱响应范围有(yǒu)关。
截止深度是指截止带中允许能(néng)透过光的最大透过率大小(xiǎo)。对不同的应用(yòng)系统对截止深度要求不同，比如对于使用(yòng)在激发光荧光的场合，一般要求截止深度在T＜0.001%以下，在普通的监控识别系统中，截止深度T＜0.5%有(yǒu)时已经足够。具體(tǐ)的截止深度视光源的强度、干扰光的大小(xiǎo)以及对信噪比的需求来定。同样的，我们在确定截止深度指标时不能(néng)说"除了通带以外，截止带的所有(yǒu)光透过率為(wèi)零！"
為(wèi)简便起见，经常用(yòng)OD值来表示截止深度。OD值与透过率之间的关系如下所示：
比如T＜0.01%，其透过率為(wèi)10-4，对应OD值為(wèi)4，对于T＜1%，对应的OD值為(wèi)2
入射角是指入射光線(xiàn)与滤光片法線(xiàn)之间的夹角。如图2所示。
图2 入射角示意图，θ1, θ2, θ3代表入射角
不要把入射角误解為(wèi)光源位置与滤光片中心的连線(xiàn)和滤光片法線(xiàn)之间的夹角。如果没经过准直光路，即使是把光源位置安装到滤光片的中心法線(xiàn)上，光線(xiàn)还是发散的，也就是入射角不会是0°。
如果入射光線(xiàn)与滤光片的法線(xiàn)夹角有(yǒu)一定范围，那么要指明这个夹角的具體(tǐ)范围，因為(wèi)干涉滤光片的设计对角度十分(fēn)敏感，对于0°下设计的窄带滤光片，如果在不同角度下使用(yòng)，其效果是完全不同的。图3是以850nm窄带滤光片為(wèi)例，当入射角度增大时，中心波長(cháng)的位置不断向短波移动。只要是干涉滤光片，这个角度效应无法避免，这是干涉滤光片的基本特性。从图中可(kě)以看出，当一个850nm的窄带滤光片在50°下使用(yòng)时，它不再是一个850nm的窄带滤光片，而变成了770nm的窄带滤光片。有(yǒu)些用(yòng)户会反映，在用(yòng)广角镜头拍摄物(wù)體(tǐ)时，加了窄带滤光片后，发现只能(néng)拍到中间部分(fēn)的物(wù)體(tǐ)，边上的都很(hěn)暗，以為(wèi)窄带滤光片只有(yǒu)中间透，边缘不透，这种认识是不对的，窄带滤光片整个表面都是均匀的，主要还是因為(wèi)大角度入射时，滤光片的透光波段向短波移了，而短波部分(fēn)又(yòu)没有(yǒu)光源造成的。
以上六个参数在使用(yòng)和选择窄带滤光片都必须考虑到，不同的性能(néng)指标要求带来不同的滤光片制造成本。
这就是关于窄带滤光片的相关知识，您还想了解更多(duō)专业光學(xué)知识可(kě)以持续关注我们。
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