带通滤光片的结构
带通滤光片是在基底表面沉积多层光学材料制备而成的。通常情况下,滤光片中包含被间隔层分隔的多个介质膜堆叠。介质膜堆叠由大量的高、低折射率交替的介质层组成。介质膜堆中每层膜的厚度为λ/4,其中,λ为带通滤光片的中心波长(滤光片最大透过率对应的波长)。间隔层位于介质膜堆之间,其厚度为(nλ)/2,其中n为整数。间隔层可以是有色玻璃、环氧树脂,染料、金属或介质层。介质层堆叠夹间隔层形成法布里-珀罗腔。滤光片安装在刻有标记的金属环中,能有效保护滤光片并便于操作。
滤光片工作原理概述
法布里-珀罗腔满足相长干涉条件时,能高效地透过中心波长及其两侧很小范围内的光,而满足相消干涉时,能阻止通带以外的光透过。但是,中心波长任意一侧的截止带宽都很小。为了增大滤光片截止带宽,我们在间隔层或者基底上镀制宽带截止材料。尽管这些材料能有效地截止通带外的入射光,它们也会减小滤光片通带内的透过率。
滤光片的方向
滤光片的边缘刻有箭头,用来标明推荐的入射光方向。尽管滤光片的任意一面朝向光源都能起到滤光的作用,但是将镀膜面朝向光源会更好。这样能将基底或有色玻璃滤光片层吸收的通带外的辐射而引起的热效应或者可能产生的热损伤降到最低。
滤光片设计用于准直光垂直入射在表面上。当非准直光或者光没有垂直入射到滤光片表面时,中心波长(透射率峰值对应的波长)将向短波长移动,且透射波段(通带)形状会发生变化。稍稍改变入射角度,就能在小范围内有效地调节滤光片的通带。而入射角度变化较大时,将引起中心波长的大幅度变化,而且还将明显扭曲通带的形状,更重要的是,这样还会显著降低通带透过率。
滤光片温度
改变滤光片的温度可以微调带通滤光片的中心波长(在滤光片的整个工作范围内约1 nm)。这主要是由膜层轻微的热膨胀或收缩引起的。