濾光片分類介紹以及如何選擇

濾光片是用來選取所需輻射波段的光學器件,可針對性選擇光譜波長透過、反射、截止、衰減。應用十分廣泛，常用于顯微鏡、光譜學、化學分析和機器視覺等。

如何選擇合適的濾光片一直是我們在研究中需要考慮的問題，通常我們按這樣的思路來進行選型：一是通過目標功能來選擇濾光片的類型，二是通過目標性能來選擇具體的產品。

一、濾光片類型

濾光片產品主要按制作原理、光譜特性、應用特點等方式分類。

-------根據濾光片的原理，可分為吸收型和干涉型兩類。

1、吸收型濾光片（Barrier filter）

吸收型濾光片是在樹脂或玻璃材料中混入特殊染料制成，根據對不同波長光吸收的能力不同，就可以起到濾波的作用效果。帶顏色的玻璃濾光片在市場上的普及z廣。

其優點是穩定、均勻、具有良好的光束質量，無需鍍膜，而且制造成本低廉，但是它的存在通帶比較大的缺點，通常很少有低于30nm 的，透過率有限。

2、干涉濾光片（Bandpass interference filters）

干涉型濾光片通過在基片上鍍制多層折射率高低交替的光學薄膜制成，形成多級串聯的法布里-珀luo干涉儀。利用干涉原理從而讓特定光譜范圍的光波透過。鍍膜可以實現多種功能，達到較高的透過率，但成本有所增加。

目前干涉型濾光片的種類更多，應用相對更廣。其中應用比較多的干涉濾光片有帶通濾光片、長通濾光片、短通濾光片、二向色濾光片等。常用于顯微鏡、光譜學、化學分析和機器視覺。

-------根據濾光片對光譜的調制特性，通常可以分為帶通濾光片、陷波濾光片、截止（邊通）濾光片、二向色鏡、中性密度濾光片等。

1、帶通濾光片：（Bandpass Filters）：

只可以使某個特定波長或波段的光透射過，通帶之外的光被反射或吸收不能夠透過。

10nm 或更低的 FWHM 被認為是窄帶，通常用于激光凈化和化學檢測。 25-50nm 的FWHM 經常用于機器視覺應用；超過50nm 的FHWM 被認為是寬帶，通常用于熒光顯微鏡應用。

2、陷波濾光片（Notch Filters）

陷波濾光片只阻擋特定波段的光，而允許其他波段的光透射。也叫帶阻濾光片。

陷波濾光片一般用于隔離激光，比如為了增強拉曼信噪比，可以在探測通道中用陷波濾光片隔離泵浦激光，否則微弱的拉曼信號可能被淹沒。另外，陷波濾光片還常用于基于激光的熒光儀器和生物激光系統。

3、邊通濾光片

也稱截止濾光片（Cut-off filter），能使特定波長一側的光透射，另一側的光被反射或吸收。將光譜分為兩個區域，一個區的光不能通過稱此區為截止區，而另一個區的光能夠充分通過稱為通帶區。邊通濾光片分為長波通濾光片和短波通濾光片。

長波通濾光片（Longpass Filter）: 是指特定的波長范圍內，長波方向是透過的，而短波方向是截止的，起到隔離短波的作用。

短波通濾光片(Shortpass Filter): 是指特定的波長范圍內，短波方向是透過的，而長波方向是截止的，起到隔離長波的作用。

4、二向色鏡（Dichroic filter）

二向色鏡在45°入射情況下使用，能使特定波長一側的光透射，另一側的光被反射，除此之外，二向色鏡可以同時實現分光/合束功能。也分為長波通二向色鏡和短波通二向色鏡。

典型應用：

•熒光顯微鏡

•兩束不同波長的光束的分束或合束

•濾除光譜的某個波段

5 中性密度濾光片（Neutral Density Filters）

也稱為衰減片，中灰密度鏡，簡稱ND 鏡。

中性密度濾光片在正入射情況下使用，可對工作波長范圍內的光同時實現衰減功能，降低光能量。這種濾光作用是非選擇性的，也就是說，ND 鏡對各種不同波長的光線的減少能力是同等的、均勻的，只起到減弱光線的作用，而對原物體的顏色不會產生任何影響，因此可以真實再現景物的反差。

ND 濾光片通常由其光密度（OD）定義，其描述了濾光片阻擋的能量量。高光密度值表示透射率非常低，低光密度表示高透射率。ND 濾光片可以堆疊以實現定制的光密度。要計算最終系統OD，只需將每個濾光片的OD 相加。

ND 濾光片有兩種類型：反射型和吸收型。反射型 ND 濾光片由薄膜光學涂層組成，通常為金屬涂層，已應用于玻璃基底上。該涂層可針對特定波長范圍（如UV-VIS 或NIR）進行優化。薄膜涂層主要將光反射回光源。應特別注意確保反射光不會干擾系統設置。吸收型ND 濾光片利用玻璃基板吸收特定百分比的光。

ND 濾光片通常用于防止強光源使相機的傳感器或光學元件損傷。

總結：

若只需要某波長通過，選帶通濾光片。

若只需要某波長不通過，選陷波濾光片。

若需要某波長一側通過而另一側不通過，選邊通濾光片或二向色鏡。若同時有分

光/合束需求，則選二向色鏡。

若需要與波長無關的光衰減功能，選中性密度濾光片。