入射角 (AOI) 的变化如何影响截止带内的光密度 (OD)?

|K WONG

对于薄膜光学带通滤光片,将入射角(AOI)偏离其设计角度(通常为0°,即垂直入射)会对截止带内的光学密度(OD)产生显著影响。

增大AOI所产生的最显著影响,是滤光片的整个光谱响应向更短波长方向偏移。这通常称为“蓝移”。

以下具体说明这一入射角(AOI)变化如何影响截止带内的光密度:

1. 特定波长下的光密度损失

由于整个透射和截止曲线会随着AOI的增大而向短波长方向偏移,因此特定目标波长处的OD可能会发生显著变化。

  • 如果依靠滤光片提供高 OD(例如 OD6)以截止1064nm处的特定激光谱线,则 AOI增大时,滤光片的透射带将向蓝光方向偏移。
  • 如果透射带或旁带波纹偏移至目标波长,该特定波长处的OD将急剧下降,导致光泄漏。

2. 偏振分离(S偏振和P偏振)

在法向入射(0°)时,无论偏振状态如何,光的行为均相同。但随着AOI增大,入射光会分为两个相互正交的偏振状态:s偏振和p偏振。

  • P偏振光产生的蓝移远大于s偏振光。
  • S偏振光的偏移量较小,但其透射带边缘通常会变窄,而且截止波段可能呈现不同的变化。
  • 对 OD 的影响:由于两种偏振态的偏移量不同,透射带与截止带之间的陡峭过渡边缘会变得“模糊”或展宽。如果使用非偏振光,这种分裂会降低滤光片边缘的陡峭程度,从而使紧邻通带的过渡区域中的 OD 实际降低。

3. 最大光密度的下降

薄膜干涉滤光片由高折射率和低折射率材料交替堆叠而成,并针对特定角度进行优化,以在截止区域产生完全相消干涉。

  • 角度变化时,光线穿过这些微观膜层的光程也会变化。
  • 这种相位失配会降低相消干涉的效率。因此,在较大的入射角下,截止带所能达到的绝对最大截止深度可能会下降。由于这些相位误差,在0°时达到 OD 7的滤光片,在45°时的整体截止效率可能会降低。

漂移公式

作为参考,可以使用标准纯文本方程估算中心波长的偏移以及相应的截止带偏移:
偏移后的波长 = 设计波长 * [1 - (sin( AOI) / 有效折射率)2] 的平方根

 

0 条评论

发表评论

请注意,评论必须在发布之前获得批准。