光学滤波片

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发表时间:2024-01-29 09:02

光学滤波片通常是指与波长相关(实际上与频率相关)的透射或反射元件,尽管也有光学滤波片是偏振或空间分布相关,或者提供均匀的衰减。波长相关性特别弱的滤光片被称为中性密度滤光片。

滤光片的类型

基于不同的物理原理,有许多不同类型的滤光片:

吸收滤光片

吸光型玻璃滤光片、染料滤光片和彩色滤光片是基于某些材料(例如玻璃、聚合物材料或半导体)的固有或非固有波长相关吸收。例如,可以利用半导体固有短波长吸收,或者由某些离子杂质或玻璃中的半导体纳米颗粒引起的非固有吸收。由于吸收的光被转化为热量,因此这类滤光片通常不适用于高功率光辐射。

干涉滤光片

很多滤光片都是基于干涉效应,并结合在传播过程中与波长相关的相移。这种滤光片被称为干涉滤光片,表现出随波长变化的反射率和透射率,被过滤掉的光可以传输到能承受较高的光功率的束流收集器。

介质膜滤光片是干涉滤光片的一种重要类型,这种涂层用于介质镜(包括二向色镜),也用于薄膜偏振器,以及偏振和非偏振分光镜。通过薄膜设计,可以实现边缘滤波器、低通、高通和带通滤波器、陷波滤波器等。

光纤布拉格光栅和其他光学布拉格光栅(如体布拉格光栅)也采用了相同的物理原理。

除了阶跃折射率结构,还有梯度折射率滤波器,称为梳状滤波器。这种方法可以制造高质量的陷波滤波器。

法布里-珀罗干涉仪、校准仪和阵列波导光栅也是基于干涉效应,但有时利用的光程差比单片设备大得多。因此,它们可以具有更清晰的光谱特征。

Lyot 滤波器

Lyot滤波器基于波长相关的偏振变化。类似装置在可调谐激光器中用作双折射调谐器。

折射和衍射滤光器

其他滤光器基于棱镜(或棱镜对)中随波长变化的折射或在光栅上随波长变化的衍射,并与孔径相结合。

声光滤

有一种声光可调谐滤波器,它利用了声波的布拉格反射,只在狭窄频率范围内起作用。

可调谐滤光片

大多数类型的滤光片都具有固定的光学特性,但是有一些类型是可调谐的,即它们的光学特性可以被主动修改。例如:

  • 光学谐振器的谐振可以通过压电控制镜修改谐振器的长度来调谐。这样,可以调整光传输峰值。

  • 校准仪可以简单的倾斜来改变它们的传输峰值。

  • 声光滤波器可以通过电输入来调谐,这可以影响所产生声波的振幅或频率。参见声光可调滤波器一文。

  • 可以使用液晶调制器的原理。

不同的滤器形状

关于传输曲线的形状,有

  • 仅传输特定波长范围的带通滤波器

  • 陷波滤波器,滤除某一波长范围的光,例如通过反射

  • 边缘滤波器,仅传输高于或低于某一特定值的波长(高通和低通滤波器)

当然,也可以实现多种形状的滤波器,尤其是干涉滤波器。

图1:在980纳米以下具有高透射率,在1030纳米以上具有高反射率的介质边缘滤波器的波长相关反射率。从分析公式设计开始,性能已经在数值上进一步优化(使用软件RP Coating)。

这种滤波器可以用于将泵浦光注入激光器的掺镱晶体。


文章分类: 专题报道
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