教育材料
测量滤光片的光谱
由于标准测量技术的局限性，经常无法准确地测定薄膜干涉滤光片的光谱特性，尤其是当有陡深的边缘时更难准确测定。滤光片的实际阻断率不仅由其设计光谱决定，还由滤光片的物理缺陷决定，例如：在薄膜涂覆过程中产生的小孔、污垢和其它表面缺陷，或者在滤光片安装过程中产生的瑕疵。一般情况下，市场上出售的分光光度计用于测量滤光片的透过率和 OD 光谱性能。但是，当滤光片具有高边缘陡度和/或非常深的阻断率时，这些仪器具有非常大的局限性。
由于存在这些局限，实际的滤光片光谱及其测量结果之间存在三大差异（如左图 1 ）。差异 1 是锐利角度的光谱特征的“圆形钝角”。这种效应主要是由于分光光度计探测光束的非零带宽造成的。第二个测量差异是由于分光光度计的灵敏度有限造成的。第三个差异比较独特，是测量从高阻断率到高透过率的非常深的过渡，称为“边带测量假象”。这个测量假象来自于以下因素，除了非零带宽的探测光束，还包括非单色探测光束，在带宽范围外的波长上，它还具有微弱的边带（主要来自光栅上的瑕疵）。
Semrock采用不同的测量方法，评估制造周期内不同阶段的不同滤光片，以达到其精度。右图显示了 RazorEdge 的“E 级”陡峭边缘的五种测定光谱。该产品可阻断（OD>6）532 nm 的激光谱线，以及在 0.5% 的激光波长范围内（到 534.7nm 为止）过渡到高透过。测得的光谱重叠在滤光片（蓝线）的设计光谱上。如图中所观察到的，选择特定的测量仪器和技术对滤光片的测得光谱有较大的影响。测量方法“A”是采用用户自制的分光光度计来实现的。该测量使用诸如短的探测器整合时间和低分辨率的仪器设置，优化后可从大量样本滤光片中收集数据。可使用在薄膜滤光片的制造过程中。虽然这种技术速度很快，但选择这种设置的结果就是灵敏性差和分辨率低。
测量方法“B”采用标准的商用分光光度计（Perkin Elmer Lambda 900 系列），实际滤光片光谱与上述的测得光谱之间的差别非常明显。测量方法“C”和“D”采用与方法“A”相同的定制分光光度计。该分光光度计的基本操作原则如左图所示。定制系统的检测是通过一个低噪声 CMOS 摄像头完成的，该摄像头能同时测量一系列的波长。测量方法“C”利用仪器设置（主要是集成时间和分辨率），提供准确的陡深缘测量。但是，“边带测量假象”仍然明显。测量方法“D”是对方法“C”的修改，其应用了额外的过滤来消除“边带测量假象”。测量方法“E”通过仔细阻断的 532 nm 激光器和滤光片自身的角度调谐，提供了非常精确的测量结果。可在滤光片激光的入射角范围内采集该测量数据，然后这些数据通过基于薄膜镀层机构的理论模型，从透过与角度关系转变为透过与波长的关系。显然，这种测量方法接近实际的设计曲线，并且我们相信，这也是测量边缘非常陡深的滤光片准确的方法。但是，此方法不是适合大批量滤光片品质的生产环境法。
总之，重要的是要理解用于生成滤光片光谱的测量技术，因为这些技术有瑕疵。采用适当的测量方法测定给定的滤光片或应用可减少误差，不要对使用滤光片的实验和系统进行的过度设计，从而达到性能和效果，并降低滤光片成本。
了解关于此话题的更多信息，请下载我们的免费白皮书 《测量滤光片的光谱》。