滤光片能够选择性地透射光谱的一部分，并且拒绝透射其余部分，通常用于光谱学、机器视觉等领域。

 

一、干涉截止滤光片

 

干涉截止滤光片是指允许某一波长范围的光高透射，而偏离这一波长区域的光高反射。将抑制短波区、透射长波区的截止滤光片称为长波通滤光片，其特征曲线如图1所示；而将抑制长波区、透射短波区的截止滤光片称为短波通滤光片，其特征曲线如图2所示。

         

                                          图1 长波通滤光片的特征曲线                                                                                               图2 短波通滤光片的特征曲线

 

二、带通滤光片

 

在理想情况下，滤光片通带内的透射率为 100%，理想滤光片可以由透射区域的带宽和通带内中心波长来描述，如图3(a)所示；而实际带通滤光片其通带并不是理想的方形，需要更多的参数描述其特征，如图4(b)所示。

       

                                          (a) 带通滤光片透射率理想波形                                                                                               (b) 带通滤光片透射率实际波形

                                                                                          图3 带通滤光片透射率随波长的变化曲线

 

根据光谱特性，带通滤光片大致分为宽带滤光片和窄带滤光片。通常把相对半宽度不小于 20%的滤光片称为宽带滤光片，相对半宽度小于 5%的滤光片称为窄带滤光片。

 

三、常见术语

 

1、透过率(透射率，Transmission，T)

从物体透过与入射的光通量或者光强的比值，以百分比(％)表示。

 

2、光密度(Optical density，OD)

表示滤光片提供的衰减系数，即衰减入射光光功率的程度。光密度(OD)与透射率(T) 存在以下关系：

$OD=-{\log }_{10}\left(T\right)$

即$T={10}^{-OD}$

其中，T是一个介于0和1之间的值。当选择光密度较高的中性密度滤光片，则入射光的透过率较低，即反射率较高。所以当需要较高的透过率和较低的反射率，应该选用光密度较低的中性密度滤光片。例如，光密度OD为1的滤光片透过率T为0.1，则意味着滤光片将光束衰减到入射光功率的10％。

 

另外，光密度OD值和角度θ之间呈线性关系：OD = kθ

其中k值取决于中性密度滤光片的光密度范围。

 

3、衰减量(Attenuation，A)

光谱透过率的分贝(dB)表示形式，用于表征物体对光量的衰减能力，用A表示。衰减量A与透过率T之间存在以下关系：

$A=-10{\log }_{10}\left(T\right)$

衰减量A与光密度OD之间存在以下关系：

$A=10OD$

例如，衰减量A为10dB，则光密度OD为1，透射率为0.1，则意味着滤光片将光束衰减到入射光功率的10％。

 

透过率T	光密度OD	衰减量A(dB)
79%	0.1	1
63%	0.2	2
50%	0.3	3
40%	0.4	4
30%	0.5	5
25%	0.6	6
20%	0.7	7
16%	0.8	8
10%	1	10
5%	1.3	13
1%	2	20
0.1%	3	30
0.01%	4	40
0.001%	5	50
0.0001%	6	60

表1 透过率T、光密度OD与衰减量A之间的关系

 

4、中心波长(Central Wavelength，CWL)：通带中心位置的波长，窄带滤光片的中心波长一般是仪器或者设备的工作波长，传统的镀膜滤光片往往在中心波长附近达到最大的透射率。如图3所示，λ₀为中心波长。

 

5、带宽：频谱通过入射能量穿过滤光片的特定部分。如图3所示，∆λ为通带的宽度。

 

6、半峰全宽 (Full Width at Half Maxima，FWHM)：峰值透射率一半处所对应的两个波长之差。如图3所示，∆λ₀.₅为通带半宽度。

 

7、相对半宽度：通带半宽度与中心波长的比值，表示为∆λ₀.₅/λ₀。

 

8、截止范围（Blocking Range）：通过滤光片衰减的能量光谱区域的波长间隔，如图4所示。

图4 截止范围说明