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BNF、BPF和BP,几种体布拉格光栅滤光片的区别简介

发布时间:2022-04-27 09:17:32 浏览量:3765 作者:Rock

正文


BNF、BPF和BP,几种体布拉格光栅滤光片的区别简介

布拉格光栅陷波滤光片(Braggrate Notch filter, BNF)、(Braggrate Pass Filter, BPF)和布拉格光栅带通滤光片(Braggrate bandpass filter,BP)三者皆是应用于拉曼测量系统之中的重要光学原件,并主要通过它们实现低波数拉曼测量(Raman shift <30cm-1);以下主要从物理参数方面介绍三者区别:


①体布拉格光栅陷波滤光片(BNF)

体布拉格光栅通过紫外全息光照射光热折射玻璃而制成的体布拉格光栅滤光片,该布拉格光栅对满足特定角度的单波长光有较高的衍射效率,而且布拉格光栅陷波滤光片为反射式滤光片,高衍射效率带来高反射率;但需要同时满足波长和角度才能实现较为理想的衍射效率;一般应用于低波数拉曼的BNF的衍射效率>99.9%(或理解为OD>3),对于某一单色光的角度相关的半峰宽FWHM≈5mrad,波长选择选择半峰宽FWHM<5 cm-1


图1: 反射式BNF的滤光示意图


图2:BNF的衍射效率vs光入射角


②Braggrate Pass Filter, BPF(体布拉格光栅陷波滤光片)

BPF只是作为BNF的另一种使用方法,常在拉曼测量系统中用于滤除入射激光的杂模,如图3所示:透过BPF的光为不符合单色和准直性条件的光。因为同样是体布拉格光栅陷波滤波片,所以BPF也有很窄的角度和波长选择性(图4展示了BPF的角度选择性),而且BPF是利用杂光透过,满足角度或单色选择性的光在BPF处高效反射;因为不符合条件杂光与所需光线方向不同,所以不需要像BNF要达到极高的衍射效率,一般应用于拉曼测量的BPF衍射效率>90%。


图3:BPF的反射滤波示意图


图4:BPF的衍射效率vs光入射角度


③体布拉格光栅带通滤光片(Braggrate Bandpass Filter, BP)

体布拉格带通滤光片为透过式布拉格光栅滤光片,与体布拉格陷波滤光片相似,同样对波长和入射角度有较高的选择性(如图5所示),与BNF不同的是:当衍射条件最高时光透过率最大而不是反射率最大,光透过率和角度的曲线图如图5所示,最高透射效率>80%(如图6所示),角度选择半峰宽FWHM<5mrad。


图5:透射式BPF滤光示意图


6:BP的衍射效率vs光入射角度


在不同的文章中会BPF会是指体布拉格光栅带通滤光片,而有些文章中的BPF可能是指用于反射式滤波的体布拉格光栅陷波滤光片,多在低波数拉曼光谱系统中出现;因此需要根据具体实时判断滤光片的类型,避免出现理解上的错误。


相关文献:[1] Song, K. , et al. "Design of dual-bandpass filter using zeroth-order resonance and Bragg frequency." Microwaves Antennas & Propagation Iet 9.5(2015):431-435.


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