滤光片的作用和原理

中性密度滤光片

中性密度滤光片是一种只衰减光强而不改变光谱能量分布的滤光片，也称衰减片，其中，“中性”是指对不同的波长都有同等衰减效果，所以看上去是灰色的甚至是黑色的。中性密度滤光片根据工作原理的不同，分为吸收型和反射型。

吸收型一般借助于材料本身或在材料中参杂的某些元素对特定波段的光的吸收作用。

反射型采用薄膜干涉的原理，将一部分光透过，另一部分光反射。

同时，根据工作区的效果不同，分为不变型和可变型，可变型又分为连续型和阶跃型。

不变型指整个通光孔径内对工作波长范围内的光的衰减程度相同。

连续型指通光孔径内OD值在某一范围内连续变化。

阶跃型指通光孔径内OD值阶跃变化，不连续。

激埃特光电生产的,中性密度滤光片广泛应用 于光通讯、摄影、天文、生物医学、照明等领域。在实际使用过程中，可多片叠加使用以达到预期的衰减效果。

中性密度滤光片是一种光衰减器，它在很大的波长范围内（例如，整个可见光区域或者一些红外区域）衰减程度近似相同。它与波长无关的性质将它去其它颜色滤光片区别开来，颜色滤光片在某一波长区域的衰减比其它波长时要大。中性密度滤光片类似于灰色太阳镜，但是它们具有更高的光学质量以及更大的衰减程度。它们通常是矩形或者圆形，为了适应用户的需要。

当环境光很强时，中性密度滤光片通常用在照相术中。该滤光片可以减小孔径大小，因此产生的像具有更深的焦点，或者滤光片可以延长快门开关时间这样可以得到由于移动产生的模糊效应。照相术中更常用的是纯的吸收滤光片。还存在分度滤光片，其吸光率从顶部到底部是变化的。

在光学和激光器技术中，中性密度滤光片具有多种用途。例如，在很强的光进入光电探测器之前可以采用滤光片先进行衰减，或者还可以衰减一束激光光束。但是，中性密度滤光片并不是高功率衰减器：应用到高功率中时会产生热效应使光束发生畸变，甚至会损坏滤光片。将大的滤光片套件中的一些中性密度滤光片组成一条滤光片链，可以实现不同程度的衰减。将这些反射滤光器组合应用到激光光束中时，需要注意不能使光束垂直于滤光片。原因在于很大的反射率可能会形成光学谐振腔。共振效应会极大的改变整体的透射率（与波长和间隔宽度密切相关），产生的高谐振腔功率会损坏滤光片。

经过矫正的具有很好的光学密度特性的中性密度滤光片，对于功率计非常重要，此时需要根据测量的透射功率计算入射的功率。

LBTEK目前提供吸收不变型、反射不变型，反射连续可变型，反射阶跃可变型四种类型的中性密度滤光片，它们各有特点。

吸收不变型中性密度滤光片

基片材质：NG11

镀膜：无

直径：Ø25.4 mm

厚度：小于2.0 mm

设计波长：400 nm-650 nm

OD：0.3-4.0，6种OD值可选

表面光洁度(划痕/麻点)：40/20

平面平整度(@633 nm)：λ/4

表面平行度：<10 arcsec

 

\反射不变型中性密度滤光片

基片材质：N-BK7

镀膜：铬镍铁合金(单面)

直径：Ø25.4 mm

厚度：2.0 mm

设计波长：350 nm-1100 nm

OD：0.2-4.0，8种OD值可选

表面光洁度(划痕/麻点)：40/20

平面平整度(@633 nm)：λ/2

表面平行度：<30 arcsec

\反射阶跃可变型中性密度滤光片

基片材质：UVFS

镀膜：铬镍铁合金(单面)，镀膜径向角297.5°±5°

直径：Ø50 mm、Ø100 mm可选，中心孔直径Ø9.5 mm

厚度：2.0 mm

设计波长：240 nm-1200 nm

OD：0.04-1.0/3.0/4.0三种范围可选，8或10阶

表面光洁度(划痕/麻点)：60/40

平面平整度(@633 nm)：λ

表面平行度：<3 arcmin

\反射连续可变型中性密度滤光片

基片材质：UVFS

镀膜：铬镍铁合金(单面)，镀膜径向角270°±5°

直径：Ø25 mm、Ø50 mm、Ø100 mm可选，中心孔直径Ø9.5 mm

厚度：2.0 mm

设计波长：240 nm-1200 nm

OD：0.04-2.0/4.0两种范围可选

表面光洁度(划痕/麻点)：60/40

平面平整度(@633 nm)：λ

表面平行度：<3 arcmin

中性密度滤光片，又叫光学衰减片、中灰密度镜、ND镜、减光镜、中性灰度镜，其作用是对入射光束能量进行衰减。这种衰减作用是非选择性的，即在有效作用范围内对各种不同波长的光线都同等衰减并且是均匀的，所以从表面看上去是黑色或者灰色的，它只降低光强度而对目标物体的颜色没有影响。

中性密度衰减片通常分为吸收型和反射型。

吸收型中性密度滤光片是在光学玻璃中加入某些化学原料制成，即我们通常说的有色玻璃。

反射型中性密度片是采用薄膜干涉的原理，也就是在光学基片上镀膜，从而将一部分光透过而另外一部分光反射。

这两类中性密度片各有优缺点。

反射型的反射光容易形成杂散光而降低实验精度；吸收型的损伤阈值相对反射型的要低，长时间使用后会造成发热现象。

采用高损阈值的基片镀制吸收膜以达到衰减光强的效果，反射引起的杂散光很少！

审核编辑 ：李倩