一篇文章帶你認識濾光片的世界

濾光片，即擁有濾光效果的片狀光學(xué)元件，能夠針對光學(xué)進行有效濾波、分光、衰減以及反射，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，濾光的目的可不僅僅是為了簡單的進行濾波處理，它的“濾光”功能可根據(jù)實際應(yīng)用情況而變化。

分類特征

從整體分類上，一般可以分為顏色濾光片和鍍膜濾光片，顏色濾光片一般在制作加入特殊染料使其具備光學(xué)特性，鍍膜濾光片通過其鍍制的特殊結(jié)構(gòu)膜層材料獲得一定的光學(xué)篩選特性。

從光譜波段，一般分為：

紫外濾光片180-400nm

可見光濾光片400-700nm

紅外光700nm-14μm

紅外濾光片還可分為近紅外700nm-1.5μm，中紅外1.5-6μm，遠紅外6-14μm

這是濾光片制作所形成的一個光譜分類，與我們的光線波段略有一些區(qū)別，這些區(qū)別具體跟濾光片的基材以及鍍膜工藝相關(guān)。

光譜分類的很好理解，即用于篩選該類型光譜范圍內(nèi)特定的波段，如紫外濾光片則用于篩選特定紫外范圍的光線，可見光和紅外同理。

從光譜類型分類一般分為：帶通濾光片、截止濾光片、陷波濾光片（也叫帶阻濾光片、負性濾光片）。

帶通濾光片，即光譜中擁有一條（單帶通）或多條（多帶通）某個區(qū)間范圍的通帶，主要基于法布里-珀羅腔的相長干涉條件，這使得中心波長和中心波長兩側(cè)小范圍內(nèi)的光能夠有效地透射，而通帶外的光則會被阻止透射。

根據(jù)通帶范圍的大小，我們一般分為寬帶濾光片和窄帶濾光片，一般情況下窄帶濾光片需要單獨強調(diào)，其通過的通帶范圍為其中心波長的5%以下，寬帶濾光片一般具備較廣的適應(yīng)性，而窄帶濾光片則擁有更高的精度，通帶范圍越小越精準。

截止濾光片，截止濾光片一般指的是特定某個范圍以上或以下光截止的濾光片，光通過短波截止長波方向的一般稱為短波通濾光片；通過長波方向截止短波方向光的一般稱為長波通濾光片。

最常見短波濾光片的就是我們手機鏡頭里的紅外截止濾光片，它就是作為截止紅外光的短波濾光片，其次還有安防監(jiān)控，紅外截止濾光片能夠有效阻截白天紅外光對數(shù)字圖像傳感器的影響。其次便是生活中常見的長波通濾光片，如家用光子美容儀，其內(nèi)部就配置了用于長波治療美容光的濾光片，當然有些針對性美容是用帶通濾光片。

從功能原理分類一般分為：吸收濾光片、反射濾光片、分光濾光片、中性密度濾光片（也叫ND衰減片）、偏振濾光片、干涉濾光片。

吸收濾光片，通過樹脂材料或者玻璃材料在制作過程中加入特殊染料或吸光物質(zhì)形成具有一定吸收光線能力的濾光片，吸收型濾光片常見的代表有有色玻璃、中性密度濾光片；

有色玻璃是吸收濾光片的一種常見形式，通過在玻璃中加入某些有色金屬氧化物等著色劑，使得玻璃對某些波長范圍的光具有強烈的吸收能力，而透過光則呈單色性。這種濾光片在攝影、顯示器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

中性密度濾光片也叫ND濾光片或ND鏡，通常由多層薄膜堆積而成，能夠?qū)⑺胁ㄩL的光線都均勻吸收。透過的光線強度大約是輸入光線的1/n（n為ND值）。這種濾光片主要用于調(diào)節(jié)光線強度，在攝影、攝像等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

（650nm反射鏡）

反射濾光片，反射濾光片最大的特征就是高反射，反射濾光片的最大特征就是其內(nèi)部的反射鏡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得濾光片能夠在特定波段范圍內(nèi)呈現(xiàn)高反射，而在其他波段范圍則可能呈現(xiàn)高透過。

（1550nm反射鏡）

比如常見的某個固定波段反射的反射型濾光片，比如1550nm反射鏡，它在1550nm某個范圍區(qū)間呈現(xiàn)高反射，但在其他波段范圍可能呈現(xiàn)高透過，這種特性使得1550nm反射鏡在激光系統(tǒng)、光學(xué)通信等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如用于激光器的輸出耦合鏡、光學(xué)隔離器等。

分光濾光片，分光濾光片最明顯的一個常見產(chǎn)品便是二向色鏡及一些比例的分光鏡（如5：5分光鏡-半透半反）。二向色鏡（Dichroic Mirrors ）又稱雙色鏡，常用于激光技術(shù)中。其特點是對一定波長的光幾乎完全透過，而對另一些波長的光幾乎完全反射。采用硬膜生產(chǎn)工藝，對特定的熒光團分析進行隔離和識別，可改變特定激光的光路方向分束與合光，以節(jié)省能耗并提升設(shè)備精確度，其特點有激光損失小，高投射性，高反射鏡，波長定位準。

（透藍綠反紅二向色鏡）

偏振濾光片，也叫偏振片，它的工作原理類似于百葉窗。能有選擇地讓某個方向振動的光線通過，這種特性使得偏振片在改變光的平衡和減少眩光方面非常有效，在彩色和黑白攝影中常用來消除或減弱非金屬表面的強反光，從而消除或減輕光斑。例如，在景物和風(fēng)光攝影中，常用來表現(xiàn)強反光處的物體的質(zhì)感，突出玻璃后面的景物，壓暗天空和表現(xiàn)藍天白云等。

干涉濾光片是一種利用光的薄膜干涉原理，只使特定光譜范圍的光通過的光學(xué)薄膜，通常由多層薄膜構(gòu)成，當光通過干涉濾光片的多層薄膜結(jié)構(gòu)時，不同波長的光在膜層之間發(fā)生反射和干涉。這種干涉會導(dǎo)致特定波長的光波相互增強，而其他波長的光波相互抵消。這樣，只有滿足特定條件的波長能夠透過濾光片，而其他波長的光則被反射或吸收。

（圖源百度百科，侵刪）

從膜層類型分類，我們可以簡單分為軟膜濾光片和硬膜濾光片。

軟膜濾光片是一種由多層薄膜組成的光學(xué)元件，通常，這些薄膜可能由硫化鋅、冷凍劑、甚至是銀等材料制成。這些膜層具有相對較低的硬度，且通過精確控制膜層的材料、厚度和結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對光波傳輸特性的精確調(diào)控。當光線通過軟膜濾光片時，不同波長的光波會在膜層中發(fā)生干涉、衍射等效應(yīng)，從而導(dǎo)致特定波長的光波被反射、吸收或透射。

（藍寶石濾光片）

硬膜濾光片是一種具有特殊膜層的光學(xué)元件，膜層具有較高的硬度和激光損傷閾值。這種高硬度使得硬膜濾光片能夠承受高強度的激光照射而不易受到損害，因此它廣泛應(yīng)用于激光系統(tǒng)應(yīng)用中。硬膜濾光片的膜層通常由多層特殊材料組成，這些材料經(jīng)過精密設(shè)計和制備，以實現(xiàn)對特定波長激光的精確調(diào)控。當激光通過硬膜濾光片時，膜層會對激光進行吸收、反射、透射或散射等操作，從而實現(xiàn)對激光光譜的調(diào)控。

從基材類型分類，我們簡單可以分為兩個大類，塑料基濾光片和玻璃基濾光片，其次還有一些單晶基材等，不同的基材結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致了濾光片鍍制后性能的最優(yōu)參數(shù)。

（紅外亞克力濾光片）

塑料濾光片以聚碳酸酯、聚乙烯等塑料為基礎(chǔ)材料，具有輕便、成本低、易于加工成型等特點，特別適合大規(guī)模生產(chǎn)，但耐溫性和化學(xué)穩(wěn)定性較低，且透過率有限，容易受環(huán)境影響而老化，可能需要頻繁更換，適用于短期使用或低強度應(yīng)用，如戶外拍攝、玩具、裝飾品等。

（熱吸收玻璃）

玻璃濾光片以光學(xué)玻璃為基材，由于不同的玻璃牌號（如BK7、K9等）不同，其性質(zhì)也不一，玻璃鍍膜的濾光片具有優(yōu)異的光學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，具有耐磨損、抗腐蝕，能夠在惡劣環(huán)境下長時間使用，不易受溫度變化影響，在可見光和近紅外波段具有理想的高透過率，能夠滿足大多數(shù)光學(xué)應(yīng)用的需求。 

不同的基材都有自身的適用性以及短板，比如到了遠紅外應(yīng)用下，玻璃基材的缺陷也就隨著溢出，此刻就需要選擇其它的備選型基材，如硅、鍺。

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