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紅外帶通濾光片的光學(xué)原理與帶寬控制關(guān)鍵參數(shù)

閱讀:97      發(fā)布時間:2025-7-24
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  紅外帶通濾光片是一種允許特定紅外波段光線通過、同時阻擋其他波段光線的光學(xué)元件,其核心光學(xué)原理基于多層薄膜干涉效應(yīng)。當(dāng)光線入射到濾光片表面時,多層光學(xué)薄膜(通常由金屬氧化物或氟化物等材料構(gòu)成)通過反射和透射的疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。特定波長的光因相長干涉增強透射,而其他波長的光因相消干涉被反射或吸收,從而實現(xiàn)波段選擇性。例如,法布利-珀羅(Fabry-Pérot)干涉結(jié)構(gòu)通過兩層反射鏡間的空氣層或薄膜層,使特定波長光在諧振腔內(nèi)多次反射后形成透射峰,實現(xiàn)窄帶濾波。
  帶寬控制的關(guān)鍵參數(shù)包括:
  中心波長(CWL):透射峰的中心位置,需與目標(biāo)紅外信號波長精確匹配,如火焰探測中常用的4.3μm(CO?特征波長)。
  半峰全寬(FWHM):透射率降至峰值50%時的波長范圍,直接決定帶寬寬窄。窄帶濾光片F(xiàn)WHM可小于2nm,用于高精度檢測;寬帶濾光片F(xiàn)WHM可達(dá)數(shù)百納米,適用于覆蓋更廣的光譜區(qū)域。
  峰值透過率:透射帶內(nèi)最高透過率,影響信號強度。高透過率(>90%)可提升探測靈敏度,但需權(quán)衡截止深度(帶外阻擋能力)。
  截止深度(OD值):帶外光線的阻擋程度,OD值越高(如OD4對應(yīng)透過率0.01%),抗干擾能力越強。
  膜層設(shè)計與材料:通過調(diào)整薄膜厚度、折射率及層數(shù),可優(yōu)化帶寬與中心波長。例如,增加膜層數(shù)可縮小FWHM,但需控制應(yīng)力以避免基片變形。
  紅外帶通濾光片在火焰探測、氣體分析、熱成像等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,其性能直接取決于帶寬控制的精度。通過優(yōu)化上述參數(shù),可實現(xiàn)特定波段的高效選擇與干擾抑制,滿足不同場景的需求。

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