吸收型滤光片就是有色玻璃,可以吸收特定波长光的特性。吸收型滤光片透过率和玻璃基底的厚度有关系。吸收型滤光片的波长和宽带对光源的入射角度并不敏感,但是随着入射角度的变化玻璃基底厚度也会增加,透过率也会降低。
干涉型滤光片是基于光的干涉原理。若两个界面反射光的光程差为:
反射光干涉增强,膜层为增反膜;
反射光干涉减弱,透过增强,膜层为增透膜。
滤光片的工作原理。
其实干涉型滤光片要复杂的多,是由高折射率和低折射率薄膜交替堆积而成。
干涉滤光片在实践中不同的入射角度会造成不同的光程差,所以对角度会非常敏感。在镜片使用过程中,主要涉及到两个角度: 入射角和半锥角 。
两者的定义为:
光源的入射角是指光线入射的角度(入射光线与滤光片法线之间的夹角)。
光源的半锥角是由聚焦或者发散,边缘光线和中心光线的夹角。
正常情况下,激发滤光片和发射滤光片工作的角度为0+/-5度,二向色镜的使用角度为45+/-1度。对于激发滤光片和发射滤光片,当入射角度过大时,滤光片的光谱图会往短波方向漂移,而且截止点到高透点的过渡带也会增大,相对峰值透过率和截止深度( OD 值)都会降低。对于二向色镜,当入射角<45度时,光谱图会往长波方向漂移;入射角>45度时,光谱图会往短波方向漂移。随之角度的变化过渡带都会有相应的变化。
s和p偏振光在界面处的反射系数可表示为:
两者随入射角度的变化。在光入射角度相对大的时候滤光片对于s和p偏振光对反射系数有比较大的差异,光谱图也是不一样的。
简单讲解一下不同类型滤光片的光谱图随着光入射角不同的变化:
随着入射角度的增大,中心波长就会向短波方向漂移,而截止点与高透点的过渡带也会有所变化。p光的宽带会变的更宽,s光的宽带相对会轻微变窄。s光和p光的峰值透过都会降低,但s光的峰值透过率会降低的更明显。
在很多的光学应用中对于激发滤光片,这种往短波方向漂移就会导致激发效率降低;而对于发射滤光片,则会导致激发光的截止深度(也就是OD值)降低。
2. 长通滤光片
随着入射角度的增大,s光和p光的50%cut-on都会往短波方向漂移,但p光的漂移幅度会更大。滤光片的光谱图在光入射角度比较大的时候会变为台阶状。
3. 短通滤光片
随着入射角度的增加,s光和p光的50%cut-on都会往短波方向漂移,但和长通滤光片相反,其s光的漂移幅度会更大。滤光片的光谱图在光入射角度比较大的时候会变为台阶状。
4. 长通二向色镜
随着入射角度的增加,s光和p光的50%cut-on都会往短波方向漂移,但p光的漂移幅度会更大,随着光入射角度的减小,s和p光的50%cut-on都会往长波方向漂移。滤光片的光谱图在光入射角度比较大的时候会变为台阶状。
5. 短通二向色镜
随着入射角度的增加,s光和p光的50%cut-on都会往短波方向漂移,和高通二向色镜相反,其s光往短波方向的漂移更大,随着光入射角度的减小,s和p光的50%cut-off都会往长波方向漂移。滤光片的光谱图在光入射角度比较大的时候会变为台阶状。
半锥角对滤光片曲线的影响和入射角相似,随着半锥角的增大,曲线图也会往短波方向漂移,光的角度偏大时,截止点和高透点之间的过渡带也会随之有所变化,相对光谱图也会发生一定的变形,且透过率和 截止深度(OD 值)也会降低。对于有些光学的应用比如视觉中的镜头具有一定的视场角,一般的滤光片没办法满足,只能在设计镀膜膜层的时候考虑进去对其做出相应的解决方案。
所以瑞诚光电的研发技术人员提示客户,无论是滤光片在实践中测试还是定制滤光片时指标的确定都必须把入射角和半锥角两个重要的参数考虑进去。