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拉曼滤光片

一、概述

拉曼光谱是一种基于拉曼散射效应（非弹性散射）的光谱技术，它与入射光的频率无关，只与物质分子的振动和转动能级有关，不同物质分子具有不同的振动和转动能级，有特定的拉曼位移。因此，拉曼光谱可以用来鉴定物质结构的分析和研究，也叫做物质的指纹。其基本原理是通过激光照射样品，收集不同谱段的拉曼散射，形成拉曼光谱。拉曼光谱的峰位、峰强和峰宽可以分别提供物质的结构、化学成分、含量以及结晶程度等信息。LBTEK提供的CHROMA拉曼滤光片采用磁控溅射镀膜工艺，具有高透过率、高截止深度和高陡度的特点。在拉曼光谱学应用中，拉曼滤光片能够有效抑制强瑞利散射光，同时允许微弱的拉曼信号通过，从而提升光谱信噪比。

二、特点

• 镀膜工艺：磁控溅射镀膜
• 基底材料：紫外熔融石英（UVFS）
• 高透过率：92%~99%（可见及近红外）
• 高截止深度：OD6~OD8+
• 高损伤阈值：≤2000 W/cm^2 @532 nm, Ø0.55 mm（CW），≤1.7 J/cm^2 @532 nm，10 ns, 10Hz, Ø0.55 mm（Pulsed）
• 高陡度＜1.0%
• 温度耐受范围：-200℃~400℃

三、常规拉曼滤光片组

根据激光波长的不同，可大致将拉曼长波通二向色镜、拉曼长波通滤光片以及拉曼带通滤光片分为8组，组成拉曼滤光片组。

图一 532 nm拉曼滤光片组

四、低波数拉曼滤光片

拉曼位移是拉曼光谱中最核心的参数，表示入射光与拉曼散射光之间的频率差，也反映分子振动和转动能级的变化。相比于常规拉曼滤光片，低波数拉曼滤光片距离激光线更近、截止边缘更陡，这意味着它可以探测到距离激光线非常近的拉曼信号，更适用于低波数拉曼光谱应用。

图二 532 nm低波数拉曼滤光片

应用案例

一、拉曼光谱仪

图一 一种典型的拉曼光学系统示意图

拉曼是一种光散射技术，单色激光光源的高强度入射光被分子散射时，大多数散射光与入射激光具有相同的波长（颜色），不能提供有用的信息，这种散射称为瑞利散射。然而，还有极小一部分（大约10^-9）散射光的波长（颜色）与入射光不同，其波长的改变由测试样品（所谓散射物质）的化学结构所决定，这部分散射光称为拉曼散射。拉曼散射光对称地分布在瑞利散射光的两侧，但其强度比瑞利散射光弱得多，通常只为瑞利光强度的10^-6 ~10^-9。

如图一所示，单色激光光源入射到样品表面，发生散射。散射的光大部分为与入射光波长相同的瑞利散射光，小部分为与入射光波长不同的拉曼散射光。再经过拉曼滤光片将瑞利散射光滤除，只留下拉曼散射光。通过光栅和CCD测得拉曼光谱，对拉曼光谱进行分析，可以得到样品中分子的组成与结构。高截止深度的拉曼滤光片隔离了瑞利散射信号和拉曼散射信号，避免了瑞利散射信号对拉曼散射信号的干扰和淹没。

二、激光合束

如图二所示，拉曼带通滤光片搭配二向色镜和反射镜使用，可实现激光合束。滤光片与二向色镜需要根据需求仔细选择，以保证将相邻通道的串色降至最低。

图二 四激光合束光路示意图