红外滤光片全景解析：工艺原理,核心参数和应用场景

定义和光学原理：红外滤光片是对红外波段光进行选择性透过 / 截止的光学薄膜元件，通过薄膜干涉实现对特定红外光谱的筛选，广泛用于近红外NIR、中红外MWIR、远红外LWIR 各个波段，是红外成像、光谱检测、光电传感的核心元件。核心光学原理依据电磁场理论和麦克斯韦方程，涉及光在传播过程中，通过分层介质时的反射、透射和偏振特性等。

• 红外光谱工作波段划分
• 近红外 NIR：780 ~ 2500 nm；中红外 MWIR：2.5 ~ 5 μm；长波红外 LWIR：8 ~ 14 μm。

• 红外滤光片分类
• 1.根据红外滤光片的光谱特征可以划分为：
• 带通滤光片 BP (Band‑Pass)只允许一段狭窄红外波段透过，其余波段全部截止。例：850nm、940nm 近红外带通滤光片；3.4μm 红外特征气体检测带通滤光片；10.6μm CO2激光带通滤光片。核心参数：中心波长、半高宽是关键指标，多用于光源匹配、特征光谱采集。
• 长波通滤光片 LWP (Long‑Wave‑Pass)大于某截止波长的红外光透过，短波长全部拦截。例：780nm 长波通，滤除可见光，只放近红外通过；红外长波通滤掉可见光与近红外。核心参数：截止位置cuton,截止范围，透过率及透射范围等；用途：分离可见光与红外，红外夜视、热像仪前置滤光。
• 短波通滤光片 SWP (Short‑Wave‑Pass):小于某截止波长透过，长波红外拦截。核心参数：截止位置cuton,截止范围，透射范围等；用途：分离可见光与红外，红外夜视、热像仪前置滤光。
• 陷波滤光片 Notch : 抑制某一段红外波长，同时透过两侧波段。核心参数：透射带范围，抑制带宽，截止深度等；多用于拉曼光谱，压制红外激光瑞利散射。
• 中性密度滤光片 ND（红外衰减片）：红外波段均匀衰减光强，不改变光谱分布，只降低能量。用于红外能量衰减。
• 2.根据红外滤光片的工作波段可以划分为：
• 近红外滤光片(780 ~ 2500 nm)，中波红外滤光片(2.5-5μm)，长波红外滤光片(8-14μm)。
• 3.根据红外滤光片的应用场景可以划分为：
• 安防监控红外滤光片,测温红外滤光片,气体传感检测红外滤光片,红外光谱仪滤光片等。


• 核心参数：
• 中心波长：适用于带通型红外滤光片；截止波长cuton/off:适配于截止型红外滤光片。分束器及衰减型红外滤光片可用工作波长范围进行说明。
• 透过率：≥70–90%（根据波段范围，带宽及材料吸收情况确定），通带透过均匀，损耗低；
• 截止深度：OD2-3@红外波段，有效阻挡可见光与近红外杂光干扰；
• 基底：专用红外基底，可选硅（Si）、锗（Ge）、硒化锌（ZnSe），适配中远红外波段传输需求；
• 工艺特点：膜层耐高低温、抗磨损，适配恶劣红外工作环境。
• 典型应用场景
• 近红外 NIR（780‑2500nm）：人脸识别、虹膜识别；机器视觉红外检测，红外视觉检测、红外补光相机，长波通滤光片，消除环境光。农产品检测、成分分析，多通道带通滤光片，分析物质近红外特征吸收。激光雷达、红外测距。
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• 中红外 MWIR（2.5‑5μm）1. 特征气体检测（红外气体传感器）CO₂ 4.26μm；CH4 甲烷 3.4μm；CO；VOC 检测。 原理：不同气体在中红外有特征吸收峰，滤光片提取特征波段。2. 火焰探测：火焰特征辐射 2.7μm、4.3μm，红外火焰报警器。3. 红外测温（中红外）
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• 远红外 LWIR（8‑14μm，热红外）红外热成像在航天、气象和遥感等领域都有重要的应用；红外测温、车载红外。人体红外测温仪，工业测温、设备热故障检测。
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• 红外滤光片基底材料：
• 1. 近红外 (780‑2500nm)： 光学玻璃：BK7/K9，成本低，加工方便；到 2.5μm 以后吸收变大。
• 2. 中红外、长波红外基底材料：
• 硅 Si：1‑7μm，热成像、红外传感常用；不透过可见光。
• 锗 Ge：2‑14μm，中远红外极佳，价格高，遇高温透过率下降。
• 硫化锌 ZnS：0.4‑14μm，宽波段，窗口、滤光基底。
• 硒化锌 ZnSe：0.6‑18μm，CO₂激光 10.6μm 优先选用。
• 蓝宝石 Al₂O₃：0.2‑5.5μm，硬度高，耐环境，多用于中红外。
• 红外滤光片光谱测试设备
• 傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR Spectrometer），是一种能够将光源发出的光经迈克尔逊干涉仪分为两束具有一定光程差的光后，再使之复合以产生干涉的仪器。所得到的干涉图函数中包含了光源的全部频率和强度信息，用计算机将干涉图函数进行傅里叶变换，即可计算出光源强度按频率的分布信息。
• 北京微光远航科技有限公司(Maxoptics.cn)是一家位于中国北京的专业光学滤光片制造商。公司生产和销售各种光学滤光片、激光元件、透镜和棱镜。光学滤光片类型包括带通滤光片、干涉截止滤光片、光分束器、二向色镜、陷波滤光片和中性密度滤光片等；光谱范围涵盖紫外、可见光、近红外以及中远红外。