紅外濾光片是一種只用于篩選特定紅外光波長范圍的濾光片。人眼可見的光一般是380~750nm，紅外對于人眼是不可見光，需要通過紅外濾光片進(jìn)行限制濾波，實(shí)現(xiàn)對紅外光的控制。許多紅外探測器（如InGaAs、MCT、微測輻射熱計(jì)）對可見光乃至紫外光也有響應(yīng)。如果不濾除這些雜散光，輕則降低信噪比，重則完全淹沒微弱紅外信號。紅外濾光片就是紅外光學(xué)系統(tǒng)的“第一道閘門”。搜索紅外濾光片時(shí)，搜索時(shí)經(jīng)常自動會將紅外截止濾光片歸類到紅外濾光片的范疇內(nèi)，但其實(shí)其本質(zhì)并不屬于紅外濾光片定義的范疇！

一、紅外濾光片基礎(chǔ)劃分

1.紅外濾光片從鍍膜角度看，可以分為基底材料本征型和薄膜干涉型。

基底材料本征型就是其基材本質(zhì)如硅、鍺、硒化鋅、硫系玻璃等的光學(xué)材料的能帶結(jié)構(gòu)決定了它們天然強(qiáng)烈吸收可見光和紫外光，同時(shí)在中遠(yuǎn)紅外波段具有高透過率。即使不鍍?nèi)魏喂鈱W(xué)薄膜，一塊拋光后的硅片本身就是一塊優(yōu)異的紅外長波通濾光片。這類濾光片的核心功能來源于材料本征特性。

薄膜干涉型對于本身不具備紅外選擇性的基底（如常規(guī)光學(xué)玻璃、藍(lán)寶石等），需在其表面沉積多層介質(zhì)薄膜，通過干涉效應(yīng)實(shí)現(xiàn)“透過紅外、截止可見/紫外”的效果。此外，即使在本征型基底上，也常常需要額外鍍制增透膜、帶通膜或截止膜，以進(jìn)一步抑制雜光、壓縮帶寬或提高透過率。

因此，紅外濾光片并非都必須依賴精密設(shè)計(jì)的光學(xué)薄膜——在許多場景下，材料本身就是濾光器，兩種方式也常常結(jié)合使用，以達(dá)到最佳性能。

1550近紅外帶通濾光片

2.紅外濾光片波段劃分

根據(jù)透過紅外波長的范圍，紅外濾光片通常分為三類：

此外，按照通帶寬度可分為帶通濾光片和長波通濾光片！

寬帶通濾光片：允許一個(gè)較寬的紅外區(qū)間通過（如2~5μm），用于收集寬譜紅外輻射。

窄帶濾光片：只允許一個(gè)極窄的波長范圍通過（半高寬可低至中心波長的0.1%），用于氣體檢測、激光分離。

長波通濾光片（紅外版）：截止可見及近紅外，透過更長波長的紅外。例如截止波長1.0μm，允許>1.0μm的紅外通過。

二、典型應(yīng)用領(lǐng)域與核心儀器

1. 紅外熱成像與測溫

熱像儀：內(nèi)置中紅外（3~5μm）或遠(yuǎn)紅外（8~14μm）帶通濾光片，確保探測器只接收目標(biāo)的熱輻射，避免環(huán)境可見光反射造成的假信號。

涉及儀器：制冷型/非制冷型紅外焦平面探測器、黑體輻射源、手持熱成像儀、在線式紅外測溫探頭。

2. 氣體分析與環(huán)境監(jiān)測

非色散紅外氣體傳感器（NDIR）：利用特定氣體在中紅外波段的吸收峰，濾光片中心波長對準(zhǔn)該峰（如4.26μm用于CO?，3.33μm用于CH?）。窄帶濾光片使得傳感器能夠區(qū)分不同氣體。

涉及儀器：紅外氣體分析儀、便攜式檢漏儀、傅里葉變換紅外光譜儀（內(nèi)置多通道濾光片輪）。

（紅外硅片）

3. 紅外光通信與遙控

紅外遙控器：發(fā)射端使用940nm或850nm近紅外LED，接收端前面必須放置匹配的窄帶紅外濾光片，以抑制環(huán)境光（尤其是日光中的紅外成分）干擾，提高信噪比。

自由空間光通信：1550nm波段窄帶濾光片用于過濾背景雜光，保證激光信號的純凈度。

涉及儀器：紅外接收頭模塊、光功率計(jì)、紅外相機(jī)（用于光斑對準(zhǔn)）。

（NBP940窄帶濾光片）

4. 生物醫(yī)學(xué)與健康監(jiān)測

脈搏血氧儀：其接收端使用660nm（紅）和940nm（近紅外）雙濾光片或雙LED時(shí)分復(fù)用，通過兩個(gè)波長的吸收比值計(jì)算血氧飽和度。其中940nm濾光片即為典型的近紅外帶通濾光片。

紅外理療設(shè)備：采用紅外長波通濾光片（截止700nm或800nm），濾除紫外和大部分可見光，僅保留具有組織穿透性的近紅外光。

涉及儀器：血氧探頭、光聲成像系統(tǒng)、紅外熱斷層掃描儀。

5. 安防與監(jiān)控（夜視補(bǔ)光模式）

紅外夜視攝像機(jī)：在夜晚或低照度下，攝像機(jī)開啟紅外LED補(bǔ)光（通常850nm或940nm），同時(shí)鏡頭前的濾光片切換器將紅外截止濾光片移開，切換為紅外帶通濾光片，使傳感器只接收LED的紅外反射光，形成清晰黑白夜視圖像。（也有廠家會巧妙使用透可見（400-700）寬帶通+940帶通的雙通帶濾光片方案來省去切換器）

涉及儀器：網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)模組、紅外球機(jī)、車輛后視攝像頭（夜視）。

（LP1000長波紅外濾光片）

6. 天文與空間探測

天文紅外相機(jī)：安裝寬帶或窄帶紅外濾光片，以屏蔽地球大氣輻射和月光影響，捕捉遙遠(yuǎn)星系的紅外輻射。

星敏感器：使用近紅外寬帶濾光片（1.0~1.6μm），因?yàn)樵摬ǘ问艽髿馍⑸淇梢姽飧蓴_小，能在白天進(jìn)行恒星識別。

涉及儀器：空間紅外望遠(yuǎn)鏡（如詹姆斯·韋伯NIRCam）、地面紅外成像光譜儀。

7. 工業(yè)分選與質(zhì)量控制

近紅外高光譜成像系統(tǒng)：通過可調(diào)諧濾光片或?yàn)V光片輪，在不同紅外波段對傳送帶上的物料成像，根據(jù)塑料、金屬、織物的特征反射譜實(shí)現(xiàn)自動分選。

紅外水分儀：利用水分子在1.45μm、1.94μm的吸收峰，配合窄帶濾光片快速測定煙草、煤炭、食品的水分含量。

涉及儀器：高光譜相機(jī)、在線近紅外分析儀、分選機(jī)用多光譜傳感器。

三、核心材料對比與適用性

紅外濾光片的性能高度依賴于基底材料和薄膜材料。下表對比了常用基底材料的特性：

成本提示：上述材料（尤其是鍺、硒化鋅、藍(lán)寶石）的市場價(jià)格受供需、地緣政治、原材料行情影響極大，且經(jīng)?？焖僮儎?。

（硒化鋅透鏡）

四、光學(xué)加工難度對比

紅外濾光片的制造涉及基底加工與薄膜鍍制兩大環(huán)節(jié)，不同材料的加工難度差異巨大，以下對比僅反映技術(shù)難度，不關(guān)聯(lián)價(jià)格。

 1. 基底研磨與拋光難度

（藍(lán)寶石窗口片）

2. 薄膜鍍制難度（按波段）

近紅外（<2.5μm）：難度較低，電子束蒸鍍或?yàn)R射工藝成熟，膜層牢固。

中紅外（3-5μm）：難度中等，膜層厚度均勻性要求高，需紅外光譜原位監(jiān)控。

遠(yuǎn)紅外（8-14μm）：難度高。膜層物理厚度達(dá)到數(shù)微米，應(yīng)力控制極難，容易脫膜。常用材料（如PbTe、PbSe）有毒且蒸鍍速率敏感。

3. 環(huán)境穩(wěn)定性對比

五、擴(kuò)展維度：需要關(guān)注但常被忽略的性能參數(shù)

1. 截止深度：希望被阻擋的波段的衰減能力，常用OD值表示。OD3表示透過率0.1%，OD6表示百萬分之一。精密光譜測量需要OD>5。

2. 陡度：從透過到截止的波長變化范圍。窄帶濾光片的陡度可低于中心波長的1%。

3. 溫度漂移：干涉型濾光片的中心波長隨溫度變化而漂移（通常0.1~0.5 nm/℃）。對于航天或野外應(yīng)用，需選用無熱化設(shè)計(jì)。

4. 入射角敏感性：隨入射角增大，中心波長向短波移動（藍(lán)移）。在發(fā)散光束中使用時(shí)，會導(dǎo)致有效帶寬展寬和透過率下降。

5. 空間環(huán)境適應(yīng)性：用于衛(wèi)星的紅外濾光片需通過真空紫外輻照、原子氧侵蝕、質(zhì)子/電子輻照等考核。

六、如何正確選擇紅外濾光片

1. 明確目標(biāo)波段 → 確定基底材料（近紅外：玻璃/硅；中遠(yuǎn)紅外：鍺/硫系/ZnSe）。

2. 明確環(huán)境條件 → 高溫避免用鍺，潮濕避免用CaF?，高沖擊用藍(lán)寶石。

3. 明確光譜指標(biāo) → 帶通/長波通？帶寬多少？所需截止深度OD值？

4. 明確入射光束特征 → 平行光/發(fā)散光？最大入射角多少？

5. 明確批量與可制造性 → 實(shí)驗(yàn)室級可采購標(biāo)準(zhǔn)品；量產(chǎn)可考慮模壓硫系玻璃或批量鍍膜玻璃，但具體成本需向供應(yīng)商實(shí)時(shí)咨詢。

紅外濾光片的核心使命是：只允許特定紅外波段通過，阻擋其他所有波段的光（包括非目標(biāo)紅外、可見光及紫外）。它既可以依賴硅、鍺、硫系玻璃等本征材料實(shí)現(xiàn)（這些材料天然吸收可見光、透過紅外），也可以在普通玻璃上鍍制干涉薄膜來達(dá)成。從近紅外遙控到遠(yuǎn)紅外熱成像，從醫(yī)療診斷到空間探測，其價(jià)值在于從復(fù)雜的光環(huán)境中精準(zhǔn)提取所需紅外信號。選型時(shí)需緊扣四個(gè)維度：工作波段、環(huán)境條件、光譜指標(biāo)與加工可行性。