[发明专利]一种红外窄带热辐射器及制备方法

说明书

本发明公开一种红外窄带热辐射器及制备方法。所述红外窄带热辐射器包括：波纹管状层，所述波纹管状层的材质为金属，所述波纹管状层的波纹周期能够调节，所述波纹管状层内部附着一层耐高温导热材料，所述耐高温导热材料通电加热后产生红外辐射谱。本发明能够实现波长动态调节。

技术领域

本发明涉及光-热和光-电领域，特别是涉及一种红外窄带热辐射器及制备方法。

背景技术

红外光源在气体探测，生物目标检测等诸多领域有着极为广泛的应用。以气体探测为例，诸多气体分子在红外波段有着被称为指纹区的特征吸收峰，通过红外光源发射这些波长的红外光，如果存在这类分子，则红外光会被吸收，信号减弱，通过探测红外信号强弱即可检测到对应分子是否存在以及其相对浓度大小。而不同的气体分子有着不同的指纹区，其指纹区覆盖范围为几纳米到数十纳米不等，中心波长范围也各不相同，因此对于红外光源提出了窄带辐射以及中心波长可调的要求。

现有的窄带辐射器主要有以下几种实现方案：1)量子级联激光器；2)红外LED；3)红外窄带热辐射器。

量子级联激光器有着较好的辐射特性，强度高，能进行快速调制，但制作工艺复杂，成本较高。红外LED波长较短(一般不超过5μm)，功率也较低，波长在成片时已经固定，难以进行调谐，以上问题也大大限制了它的实用范围。而传统的红外窄带热辐射器一般是宽谱光源，需要外加滤波结构等实现窄带输出特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种红外窄带热辐射器及制备方法，能够实现波长动态调节。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种红外窄带热辐射器，包括：波纹管状层，所述波纹管状层的材质为金属，所述波纹管状层的波纹周期能够调节，所述波纹管状层内部附着一层耐高温导热材料，所述耐高温导热材料通电加热后产生红外辐射谱。

可选的，所述波纹管状层的材质为金、银、铜、铝、钨、钽和铼中的任一种。

可选的，所述红外窄带热辐射器还包括：光子晶体层，所述光子晶体层设置于所述波纹管状层外部，所述光子晶体层包括多个第一折射层和多个第二折射层，所述第一折射层的折射率高于所述第二折射层的折射率，相邻两个所述第一折射层通过所述第二折射层连接，所述第一折射层的厚度为所述红外辐射谱中心波长的四分之一，所述第二折射层的厚度为所述红外辐射源中心波长的四分之一。

可选的，所述光子晶体层的最内层为所述第一折射层，所述光子晶体层的最外层为所述第一折射层。

可选的，所述光子晶体层包括2-3个所述第二折射层。

可选的，所述第一折射层的材质为锗或硅，所述第二折射层的材质为硫化锌或氟化镁。

可选的，所述红外窄带热辐射器还包括：保护层，所述保护层设置于所述光子晶体层的外部，所述保护层的材质为耐腐蚀抗氧化材料。

可选的，所述保护层的材质为氮化硅或二氧化硅。

一种红外窄带热辐射器的制备方法，包括：

制作波纹管状层，所述波纹管状层的波纹周期能够调节，所述波纹管状层的材质为金属；

通过磁控溅射、电子束蒸发或超高功率密度溅射薄膜的方法制备光子晶体层，所述光子晶体层包括多个第一折射层和多个第二折射层，所述第一折射层的折射率高于所述第二折射层的折射率，相邻两个所述第一折射层通过所述第二折射层连接；

在所述光子晶体层上溅射一层耐腐蚀抗氧化材料。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、波长可动态调节。采用本发明所述的结构后，利用波纹管结构的特性，实现波纹管周期的动态调节，可以实现辐射峰值3-12微米的动态调节。