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长光辰谱是一家集光学薄膜研制、新型光谱仪器研发、光谱图像处理与应用于一体的高新技术企业。

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常见问题


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膜层的干涉效应会使不同波长的光增强或减弱,导致在白光下呈现特定颜色(如宝石蓝、酒红色)。颜色可辅助初步判断膜层类型和中心波长。


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通常进行附着力测试(胶带法)、耐磨测试(摩擦试验)、温湿度循环试验(如-40°C~85°C95%湿度)及盐雾测试,以确保膜层在恶劣环境下稳定。


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膜系设计指根据目标光谱曲线(如透射率、反射率),通过计算机模拟优化膜层数量、厚度和材料顺序的过程。常见设计软件包括Essential MacleodTFCalcOptiLayer


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常用材料包括二氧化硅(SiO₂,低折射率)、五氧化二钽(TaO₅,高折射率)和金属材料(铝、金、银等)。选择取决于设计波长、耐久性和环境要求。


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增透膜利用光在膜层上下表面反射产生的干涉相消效应,从而降低特定波段的反射率。多层宽带增透膜可覆盖更宽的光谱范围。


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主要包括物理气相沉积(PVD,如蒸发镀、溅射镀)、化学气相沉积(CVD)以及离子辅助沉积(IAD)。溅射镀膜膜层致密、附着力强,适合高性能光学元件。


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线性渐变滤光片之所谓“线性”,因为其不同位置的光谱特性不同,而且随着空间位置的变化呈线性变化。线性渐变滤光片具有波长渐变、通道可选、性能稳定等优点,由于采用了离子辅助法或离子束溅射法等工艺,通过在基底表面镀制多层厚度变化的膜系而形成楔形膜层,因此光谱特性线性变化。

相比传统的窄带滤光片,线性渐变滤光片具有接近连续的光谱通道,因此采用线性渐变滤光片进行分光可以获得较高的光谱分辨率。相比于棱镜和光栅型等光谱成像仪,基于线性渐变滤光片的光谱成像仪具有高集成度、高稳定性和高分辨率等特点,其整机结构紧凑,体积小重量轻,同时研发和制造成本较低,具有很好的应用前景。线性渐变滤光片还可用于便携式分光计、光栅二级次光分离/截至、激光反射镜设计等方面和领域。

 

线性渐变滤光片(LVF)是继棱镜、光栅以及近期发展的多种分光元件之后发展起来的一种新型分光元件,它与棱镜、光栅等传统的分光元件相比具有体积小、通带多、通带位置可以任意设计等优点。由于线性渐变滤光片可与CCD/CMOS探测器列阵结合共同构成可识别光谱的探测器,大大简化分光系统,提高仪器的可靠性、稳定性和光学效率,受到越来越多的关注。以线性渐变滤光片为核心分光元件的光谱仪已经成功应用到航空航天、野外探测、大气监测、食品安全监测、生物流体分析和多/高/超光谱成像等多个领域。

应用:

光谱成像技术

相比于棱镜和光栅型等光谱成像仪,基于线性渐变滤光片的光谱成像仪具有高集成度、高稳定性和高分辨率等特点,其整机结构紧凑,体积小重量轻,同时研发和制造成本较低,具有很好的应用前景。

线性渐变滤光片还可用于便携式分光计、光栅二级次光分离/截止、激光反射镜设计等方面和领域。


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截止范围:截止范围是用于表示通过滤光片衰减的能量光谱区域的波长间隔。阻断程度通常会在光密度中指定。

 

光密度(OD): OD是optical density(光密度)的缩写,当光经过一个样本时,部分光会被吸收。OD表示光密度描述被滤光片阻断或拒绝的能量,是检测方法里的专有名词,检测单位用OD值表示,OD=lg(1/trans),其中trans为检测物的透光值。高光密度值表示低透射率,低光密度则表示高透射率。6.0或更大的光密度用于极端的阻断需求,如拉曼光谱或荧光显微镜。3.0-4.0的光密度是激光分离和净化、机器视觉和化学检测的理想选择,而 2.0 或更少的光密度是颜色排序和分离光谱顺序的理想选择。

OD*表示截止,根据OD1~OD6,截止带透过率从0.1~0.000001
OD编号 截止带透过率
OD1 =0.1 即10%
OD2 =0.01 即1%
OD3 =0.001 即0.1%
OD4 =0.0001 即0.01%
OD5 =0.00001 即0.001%
OD6 =0.000001 即0.0001%

截止号   截止带

A       400~1100nm

B       300~1200nm

C       200~2000nm

D       400~700nm

E       400~800nm

F       400~1000nm

G      300~900nm

H      500~1000nm

I        800~1000nm

J        700~1200nm

K       200~1100nm

L       200~1200nm

M      200~1400nm

N      400~1200nm

O      200~1150nm

P       200~800nm

Q      350~700nm

U      200~700nm

V      300~950nm

W     200~1000nm

X      200~750nm

举例:

OD3-A :截止范围为400~1100nm内光波的透过率为0.001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD3-B:截止范围为300~1200nm内光波的透过率为0.001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD3-C :截止范围为200~2000nm内光波的透过率为0.001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD3-D :截止范围为400~700nm内光波的透过率为0.001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD3-K :截止范围为200~1100nm内光波的透过率为0.001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD4-A :截止范围为400~1100nm内光波的透过率为0.0001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD4-B :截止范围为300~1200nm内光波的透过率为0.0001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD4-C :截止范围为200~2000nm内光波的透过率为0.0001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD4-D :截止范围为400~700nm内光波的透过率为0.0001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

OD4-K :截止范围为200~1100nm内光波的透过率为0.0001,中心波长两侧各1/2带宽范围波段除外

起始波长是用于表示在滤光片中透射率增加至50%波长的术语。起始波长由下图中的λcut-on起始表示。

截止波长是用于表示在滤光片中透射率衰减至50%波长的术语。截止波长由下图中的λcut-off截止表示。

截止波长说明图


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光学滤光片:滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。滤光片可以选择性地透射光谱的一部分,同时拒绝透射其余部分。光学滤光片常用于显微镜、光谱学、化学分析和机器视觉。

透过率(T):假设光初始值为100%,通过滤光片后会有所损耗,通过后测得出只有初始值的80%,那么就说这个滤光片的光学透过率只有80%。

中心波长 (CWL):用于定义带通滤光片的中心波长描述频谱带宽的中点,滤光片在此之上传输。具体是指带通滤光片在实际应用中所使用的波长,如光源主峰值是800nm LED灯,那需求的中心波长就是800nm。

半峰全宽 (FWHM):全称:full width at half maxima,简称FWHM。用来描述带通滤光片将传输的频谱带宽。是指该带宽的上限和下限是在滤光片达到最大透射率的 50% 时的波长下定义的。例如,如果滤光片的最大透射率是 90%,那么滤光片达到透射率 45% 时的波长将定义 FWHM 的上限和下限。10nm或更低的 FWHM 被认为是窄带,常用于激光净化和化学检测。25-50nm的 FWHM 常用于机器视觉应用;超过 50nm的 FHWM 被认为是宽带,常用于荧光显微镜应用。


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荧光滤光片一般包含三片组合,即激发滤光片、发射滤光片和二向色镜。

激发滤光片(Exciting Filter, Exciter Filter,Excitation Filter ):在荧光显微镜中,只有激发荧光的波长可通过的滤光片。过去使用的是短波通滤光片,现在基本上都使用带通滤光片。其外壳上刻有箭头,指示所推荐的光的传播方向。

发射滤光片(Emitting Filter,Emission Filter ,Barrier Filter,Emitter):选择并传输样本发出的荧光,其他范围光线截止。发射光的波长比激发光的波长要长(更加靠近红色)。可以选择带通滤光片或者长波通滤光片作为发射滤光片。其外壳上刻有箭头,指示所推荐的光的传播方向。

二向色镜(Dichroic Mirror,Dichroic Beamsplitter,Dichromatic Beamsplitter):又称二向色滤光片或分色镜。与显微镜的光路呈45°角放置。这片滤光片反射一种颜色光(激发光)并且透射另一种颜色光(发射光),激发光的反射率大于90%,发射光的透射率大于90%。光谱中不能透过的部分被反射而不是被吸收。滤光片在透射光和反射光下的颜色互为补色,因而又称二向色滤光片。

荧光滤光片(Fluorescence Filters)是荧光成像滤光片的简称,是应用于生物医学和生命科学仪器的关键元件,主要作用是在生物医学荧光检验分析系统中分离和选择物质的激发光与发射荧光的特征波段光谱。通常要求滤光片截止深度在OD5(optical density,光密度,OD=-lgT)以上。应用于荧光检测系统的滤光片的核心要求是高截止陡度、高透过率、高定位精度、高的截止深度以及优良的环境稳定性

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