拉曼滤光片

一、概述

带通滤光片通过在基材中加入染料或者在表面镀膜，在特定的波段允许光信号通过，而偏离这个波段以外的两侧光信号被吸收或反射（图一）。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，更够更有效地减少杂散光的干扰，提高光谱的信号质量，提高检测灵敏度和准确度。

图一 滤光片光路示意图

磁控溅射镀膜指在一个包含薄膜材料（靶材）的空间内产生离子气体，并将气体限制在该空间内，靶材表面被等离子体中的高能离子轰击，释放出的原子或分子穿过真空环境并沉积在基片上形成薄膜。CHROMA的改进型磁控溅射镀膜获得的产品光谱性能处于顶尖水平，重复性好，产品批次一致性高。同时，磁控溅射镀膜工艺中，膜层与基材的结合性高，使得产品环境耐受高，使用寿命长。

二、特点

1. 光谱半高宽：3 nm，4 nm，5 nm，6 nm，7 nm；

2. 光束垂直入射；

3. 陡度＜1.0%；

4. 透过率高达98%；

5. 光密度深度：ODabs≥5，ODavg≥6；

三、说明

带通滤光片在表面镀有介质膜，多层介质膜形成法布里-珀罗（F-P）干涉腔。通过控制介质膜厚度与膜层间隔实现对中心波长选择。带通与激光线滤光片有中心波长，光谱半高宽等几个主要参数。

1. 中心波长

中心波长定义为带通滤光片的描述频谱带宽的中点，滤光片透过率随波长偏离中心波长而减小，通常在中心波长处滤光片可以达到最大透过率。LBTEK提供的CHROMA拉曼滤光片，基于准直垂直入射设计，因此如使用非准直光或没有垂直入射，滤光片中心波长将向短波偏移。

2. 光谱半高宽（FWHM）

光谱半高宽描述带通滤光片使用的频谱带宽。该带宽的上限和下限为滤光片透射率达到最大透过率的 50% 时的波长（图二）。光谱半高宽小于10 nm的滤光片被认为是窄带，通常用于激光净化和化学检测；光谱半高宽为25-50 nm的滤光片经常用于机器视觉应用；光谱半高宽大于50 nm的滤光片被认为是宽带，通常用于荧光显微镜应用。

LBTEK提供的CHROMA拉曼滤光片光谱半高宽有3 nm，4 nm，5 nm，6 nm，7 nm可选。

图二 光谱半高宽

3. 光谱陡度

光谱陡度描述带通滤光片的过渡带变化效果，陡度越高滤光效果越好。陡度为滤光片透射率达到最大透过率的 50% 时的波长与截止深度OD5时的波长范围和中心波长的比率（图三）。

图三 光谱陡度

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，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