帶通、長通、短通——分不清它們？紅外線濾光片選擇指南

一位剛入行不久的採購專員曾經告訴我們這樣一個故事。他們的團隊正在開發一款紅外線測溫模組，並選擇了一個長通濾波器。在調試過程中，他們發現模組對短波幹擾的響應異常。經過兩週的程式碼檢查，他們最後發現問題出在濾波器上。他們真正需要的是一個帶通濾波器，而不是長通濾波器。

兩週。

這種錯誤在業界發生的頻率遠遠超過多數人的想像。原因很簡單：帶通濾波器、長通濾波器和短通濾波器聽起來有些相似，但它們的功能差異至關重要。如果在選擇階段就出錯，那麼後續的調試工作將會付出慘痛的代價。

本文解釋了這三種類型背後的邏輯，並回答了篩選器選擇過程中一些最常見的問題。

什麼是長通濾波器？何時使用它？

一個 長通濾波器 它只允許波長大於某個截止波長的光通過。所有波長小於該截止波長的光都會被阻擋。

舉個具體的例子：截止波長為 700nm 的長通濾波器可以阻擋波長低於 700nm 的所有可見光，同時允許波長高於 700nm 的近紅外光和中遠紅外光通過。

這種類型的濾波器適用於需要阻擋所有短波光並允許長波光自由通過的應用。最典型的應用場景是熱成像系統的前端——需要將8-14μm的長波紅外光傳輸到偵測器，而完全不需要可見光和近紅外光。一個簡單的長通濾波器即可解決這個問題。

MULTI IR 的長通系列涵蓋了從近紅外線到中紅外線和遠紅外線的多個截止波長節點，在熱成像、高溫計、火災偵測和其他應用中均有穩定的出貨量。

然而，長通濾波器有一個明顯的限制：它只能阻擋短波長的光，而無法阻擋長波長的光。如果你的系統受到波長長於目標波段的光的干擾，長通濾波器就無法解決這個問題。這時就需要用到帶通濾波器了。

什麼是短通濾波器？它的應用場景比你想像的少。

一個 短通濾波器 它的作用與長通濾波器相反——它只允許波長短於截止波長的光通過，同時阻擋所有更長的波長。

在紅外線領域，短波通濾波器的使用頻率遠低於長波通濾波器或帶通濾波器。最常見的應用場景是當系統需要完全隔離特定波長以上的紅外線輻射，同時保留短波頻段的訊號。例如，某些需要抑制近紅外線輻射的可見光相機系統就使用短波通濾波器進行阻擋。

短通濾波器的核心價值在於它能阻擋長波長的光。如果您需要濾除所有高於特定波長的光，那麼短通濾波器是最直接的選擇。

什麼是帶通濾波器？為什麼它是紅外線感測應用中最廣泛使用的濾波器類型？

一個 帶通濾波器 它既有下限截止邊，也有上限截止邊——它只傳輸特定波長範圍內的光，同時阻擋更短和更長的波長。

這個「特定範圍」就是它的通帶。通帶由其起始波長和終止波長來描述。例如，一個通帶範圍為3000nm到5000nm，所有更短且更長波長的光都被阻擋的通帶，就是一個帶通濾波器。在工業領域，頻寬與中心波長之比大於5%至20%的產品通常被稱為寬頻濾波器。例如，一個中心波長為850nm、半頻寬為40nm的帶通濾波器，大約只允許830nm到870nm範圍內的光通過，而阻擋其他所有波長的光。

帶通濾波器在紅外線感測中應用最為廣泛，因為絕大多數感測應用都有一個共同的要求：只需要目標波長範圍內的訊號——其他所有訊號都被抑制。

氣體檢測僅需目標氣體的吸收峰。近紅外線人臉辨識僅需照明器的發射波段。雷射測距需要雷射的特定發射波長。飛行時間測距需要與發射脈衝對應的窄頻。這些應用場景都無法透過「僅阻擋一側」來實現，它們需要兩側都被阻擋，只留下目標波段。

窄頻濾波器是一個獨立的類別嗎？它與帶通濾波器有何關係？

一個 窄頻通濾波器 從本質上講，它是帶通濾波器的子集。唯一的差別在於傳輸頻帶的寬度。

在業界，頻寬與中心波長之比小於1%至5%的產品通常被稱為窄帶濾波器。然而，這個界限並非行業標準——不同供應商對「窄帶」的定義各不相同。選擇時，請務必查看特定的半峰全寬（FWHM）值，而不僅僅是名稱。

窄帶濾波器用於對波長純度要求極高的應用中，例如雷射通訊中的通道隔離、氣體檢測中的特徵吸收峰選擇以及螢光檢測中的激發波長和發射波長分離。在這些應用中，即使允許幾奈米的帶外光進入，也會污染訊號。因此，窄頻濾波器是唯一可行的選擇。

MULTI IR 的紅外線窄帶濾光片中心波長公差在 ±2nm 以內——這一精度水平已在氣體檢測和雷射應用中得到驗證。

如何快速確定您需要哪種類型

問問自己三個問題——這就夠了。

1. 我需要遮擋一側還是兩側？

如果只需要阻擋短波長光，請選擇長通濾波器。如果只需要阻擋長波長光，請選擇短通濾波器。如果需要同時阻擋短波長和長波長光，請選擇帶通濾波器。

2. 我的目標訊號頻帶有多寬？

如果目標波段非常寬（例如，整個中紅外線 8–14μm 範圍），則寬頻或長通濾波器可能就足夠了。如果目標波段非常窄（例如，CO₂ 4.26μm 吸收峰），則需要窄頻濾波器。

3. 我的目標頻段兩側是否有乾擾源？

如果答案是肯定的，那麼只有帶通濾波器才能同時解決來自兩側的干擾——長通濾波器和短通濾波器都無法做到這一點。

回答完這三個問題後，濾波器類型基本上就確定了。確認類型後，剩下的工作是根據系統的光源功率、偵測器靈敏度和目標探測精度，確定特定的中心波長、頻寬和阻擋深度等參數。

常被問到的一個問題：

對於相同的波段，帶通濾波器比長通濾波器更貴——為什麼？額外的成本來自哪裡？

這是由於塗層的複雜性所造成的。

長通濾波器只需在一個截止邊緣進行塗層設計，相對簡單。帶通濾波器則需要同時控制兩個截止邊緣的位置和斜率，塗層層數顯著增加，對塗層設備的穩定性和製程控制的要求也更高。頻寬越窄，塗層設計難度越大——塗層層數可達數十層甚至數百層，對真空腔環境的要求也更高。

所以，當您看到兩款濾鏡價格差異顯著時，不要急於斷定其中一款價格過高。首先要查看濾鏡的類型和頻寬——光是這兩個參數就能解釋大部分價格差異。

帶通濾波器、長通濾波器和短通濾波器並非名稱相似的三個兄弟。它們是三種本質上不同的光學解決方案，分別針對三種不同的問題。了解每種濾波器的局限性，就能正確選擇濾波器。

如果您仍不確定要選擇哪種濾光片，或者您想檢查現有系統參數，請聯絡 MULTI IR 技術團隊。我們備有全系列現貨，涵蓋帶通、長通和短通濾光片——從近紅外線到中紅外線和遠紅外線——並支援提供測量光譜曲線的客製化規格。

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