濾光片：光學儀器的關鍵組件
濾光片是一種用于過濾波段、篩分光束、控制光通過的一種光學元件，從廣義上來說，凡是可以濾光的光學片狀鏡片都可以稱為濾光片，這個定義不僅僅包含了對濾光片的波長篩分，同時覆蓋了透過率控制、透過光方向控制等概念；從整體而言，濾光的本質(zhì)并不只是濾波！而是通過光學鏡片實現(xiàn)對光線的篩選，從而實現(xiàn)濾光！
一、定義與類別
濾光片的主要功能是選取所需輻射波段，具體而言，它分為兩大類，吸收型濾光片（無需鍍膜）與薄膜濾光片。
吸收型濾光片，如有色玻璃、染色塑料或薄膜（如明膠濾光片、塑料染色濾光片），其原理是利用材料本身吸收特定波長，其余波長透射的原理，例如：綠色玻璃吸收紅/藍光，透射綠光。吸收型濾光片其主要特點就是成本低廉、光譜通帶寬（通常幾十納米以上）、角度依賴?。ㄈ肷浣亲兓瘜πЧ绊懶。?，但高溫或紫外線可能導致褪色。
高溫：如普通有色玻璃（添加金屬離子/化合物著色），極端高溫可能導致金屬離子價態(tài)變化（如Fe2?→Fe3?），輕微改變吸收光譜，物理形變（如熱膨脹）影響光學均勻性。染料/塑料濾光片，有機染料或聚合物（如聚碳酸酯、PET）在高溫（>80℃）下可能：染料分子分解 → 吸收峰減弱或偏移；塑料變黃、變脆（氧化反應導致）。
紫外線（UV）輻射：紫外線會直接破壞染料分子的化學鍵，導致吸收能力下降（褪色），光譜曲線變形（如峰值波長偏移）。
（青藍色有色玻璃）
薄膜濾光片：薄膜濾光片是通過在基材上涂覆多層光學薄膜來實現(xiàn)對特定波長光線的透射或反射的濾光片。它可以根據(jù)需要設計不同的光譜響應曲線，實現(xiàn)帶通、截止、分光等多種光學效果。薄膜濾光片在光譜分析、生物醫(yī)學成像、激光系統(tǒng)等領域有廣泛應用，用于提高光學系統(tǒng)的性能和精度。
（鍍膜BP590窄帶濾光片）
二、濾光片的組成
從整體而言，濾光片組成可以簡單劃為兩部分，即基材和光學薄膜。
基材：濾光片的基材可以是玻璃、塑料或其他透明材料?；牡倪x擇取決于應用需求等，例如光學性能、機械強度、耐溫性、成本等因素。玻璃基材通常具有優(yōu)異的光學性能和穩(wěn)定性，適用于高精度應用；而塑料基材則具有輕便、成本低的優(yōu)點，適用于大規(guī)模生產(chǎn)和消費級應用。
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（基材透明玻璃）
光學薄膜：光學薄膜是濾光片的核心部分，它決定了濾光片的光學性能。光學薄膜通常由多層不同折射率的材料組成，通過精確控制每層材料的厚度和折射率，可以實現(xiàn)對特定波長光線的透射或反射。不同類型的濾光片具有不同的光學薄膜設計和結構，以實現(xiàn)不同的光學效果。
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三、濾光片分類
濾光片主要可以按照光譜波段、膜層材料、光譜特性、應用特點等方式分類：
光譜波段分類
紫外濾光片：用于過濾提取某個紫外波段范圍的濾光片。
可見濾光片：用于選擇性通過可見光的光學濾光片。
紅外濾光片：用于篩選通過紅外波段光線的光學元件。
（圖源網(wǎng)絡，侵刪）
膜層材料分類
軟膜濾光片：由低硬度材料組成的多層薄膜光學元件，主要用于生化分析儀當中。
硬膜濾光片：由高硬度特殊膜層組合的光學元件，具有較高的激光閾值，在激光系統(tǒng)中廣泛應用。
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光譜特性分類
根據(jù)光譜特性分類，濾光片一般可以簡單分為帶通濾光片、截止濾光片、分光濾光片、負性濾光片、中性密度濾光片等。
帶通濾光片：選定某個通帶波段范圍的光通過，通帶以外的光截止，根據(jù)通帶范圍分為窄帶濾光片和寬帶濾光片，窄帶濾光片的通帶相對來說比較窄，一般為中心波長值的5%以下，通帶內(nèi)帶寬越窄，其光通過精度越高。寬帶濾光片則相反，通帶內(nèi)帶寬越寬，精度則越小，相對來說覆蓋的波段范圍越廣，適用于那種需要寬光譜通帶波段篩選的應用。
（帶通窄帶濾光片光譜圖）
截止濾光片，根據(jù)某個特點波段進行劃分，光譜特性分為長波截止與短波截止。
長波截止特性表現(xiàn)為長波截止短波通過，也就是我們所說的短波通濾光片，也叫低通濾光片，光譜表現(xiàn)為特定某個波段長波被截止使得該波段短波方向通過。
（短波通濾光片光譜圖）
短波截止特性表現(xiàn)為短波截止長波通過，也就是我們所說的長波通濾光片。也叫高通濾光片，光譜表現(xiàn)為特定某個波段短波被截止使得該波段長波方向通過。
（長波通濾光片光譜圖）
分光濾光片：一種基于光的干涉、衍射現(xiàn)象以及濾光片材料對特定波長光的吸收特性來實現(xiàn)分光的光學器件。
中性密度濾光片也叫衰減片，是一種能夠在廣泛的光譜范圍內(nèi)均勻（非選擇性）衰減光線強度且實現(xiàn)精確的光量控制光學衰減器。
負性濾光片：即陷波濾光片或帶阻濾光片，是一種可以透過絕大多數(shù)波長光，但將特定波長范圍內(nèi)（阻帶）的光衰減到極低水平的光學元件。
二向色濾光片：一種能夠在特定角度（如45°）下反射一種顏色光（激發(fā)光）并透射另一種顏色光（發(fā)射光），且激發(fā)光的反射率和發(fā)射光透射率均可達到90%以上的特殊光學元件。
四、濾光片原理
（圖源網(wǎng)絡，侵刪）
濾光片原理主要基于不同波長光的吸收、干涉、衍射以及反射特性的差異實現(xiàn)篩選，可分為吸收型、干涉型和衍射型、反射型。
吸收型濾光片：利用特定材料對光的吸收特性來實現(xiàn)濾波。光線穿過濾光片時，其內(nèi)部材料會吸收某些波長的光，而允許其他波長的光通過。通過選擇性吸收達到濾除其他不需要的光，只允許特定波長的光通過，如有色玻璃，吸收型中性密度濾光片。
干涉型濾光片：利用多層薄膜對光的干涉原理，實現(xiàn)對特定光譜范圍的光的選取和通過，如帶通濾光片、截止濾光片、二向色濾光片。
衍射型濾光片：一種通過特定圖案或結構使光在通過時發(fā)生衍射，從而實現(xiàn)對特定波長光的選擇的光學元件。
反射型濾光片：一種利用多層膜干涉原理實現(xiàn)特定波長光線反射的光學元件，用于精確控制光線的光譜分布。
五、濾光片作用
1.分離光譜：通過透射或反射特定波長的光，濾光片可以將混合光分解為不同的顏色或波長成分，這在光譜分析、光學測量和科研實驗中非常重要。
2.控制光強：濾光片可以減弱或增強特定波長的光強，從而調(diào)整光源的亮度或顏色。這在攝影、照明和顯示技術中非常有用，可以幫助攝影師或設計師實現(xiàn)特定的視覺效果。
3.去除干擾光：在某些應用中，需要去除或降低某些波長光的干擾。濾光片可以有效地阻擋這些干擾光，提高成像質(zhì)量或測量精度。
4.激光波長選擇：在激光技術中，濾光片可以用于選擇激光的波長，確保激光輸出具有所需的波長和純度。
5.防護和保護：濾光片還可以用于保護眼睛或設備免受有害光線的傷害，如紫外線（UV）濾光片可以阻擋紫外線以保護皮膚和眼睛。
六、濾光片參數(shù)
中心波長：峰值透過率一半位置的中點（帶通），形容長波通/短波通時為峰值透過率一半位置波長。
峰值透過率：光線進入濾光片透過最高位置的百分比。
截止率：也叫光密度，光密度與透過成反比，光密度越高透過率越低。光線透過率低于10%后表現(xiàn)為截止，常用OD值表示，公式為OD=-log（T），OD1為0.1即10%透過率，OD2為0.01，即1%透過率，以此類推。
截止波段：表示截止帶的范圍，一般描述除通帶外該濾光片的截止波段。
帶寬：常描述帶通濾光片，通帶峰值透過率一半位置所在波長范圍，波長范圍越短精度越高。
斜率：邊緣濾光片從高截止轉換為高透射率的帶寬的陡峭程度，斜率越大，濾光片在截止和透射之間的轉換越陡峭，常用于長/短波通濾光片。
尺寸：常用mm表示，濾光片的尺寸對參數(shù)的影響巨大，尺寸的把控嚴重影響濾光片的性能，包括過濾范圍、透射性能、公差精度等等因素。