光子晶体表面等离子体MEMS红外辐射源的研究

一、本项目研究一种对特定波长有增强作用的选频窄带红外辐射光源。这是一种利用二维光子晶体（PC）结构与表面等离子体共振（SPR）效应的新型红外辐射源。.二、该光源的原理是利用MEMS技术制作亚波长二维金属孔周期性阵列和光子晶体，构成金属-电介质光子晶体（MDPC）结构，利用该结构对灰体热辐射光谱的增强透射和滤波特性，得到能发射窄带相干光的MEMS红外光源。.三、该光源的突出的优点是：1）在特定的波长，光源表现出窄带透射增强光谱，可有效提高辐射源效率；2）通过改变光子晶体的晶格周期设计可以选择窄带红外光源的工作波长；3）在保证高的发射率同时，可以保证激发光具有一定的相干性；4）这种新型光源可同时实现传统红外传感器中一般红外辐射源、干涉滤光片和机械斩波器等三个部件的功能。.因此，该光源在微型化红外气敏传感器等方面有广泛的应用前景。

本项目研究一种对特定波长有增强作用的选频窄带红外辐射光源。这是一种利用二维光子晶体（PC）结构与表面等离子体共振（SPR）效应的新型红外辐射源。围绕如何提高二维光子晶体和表面等离子体耦合效率的工作机理和MEMS红外辐射源微加工技术的研究展开。最终实现新型电调制MEMS红外辐射源的研制，完成传统分立元件－红外辐射光源、机械斩波调制器和光谱滤波片在新型辐射源中的功能集成；实现二维光子晶体红外辐射源测试环境的搭建和样品性能参数的表征，并针对测试结果，进一步优化了器件的设计参数；同时探讨了不同封装模式、工艺与材料参数对辐射源性能参数影响的工作。. 研制的光子晶体红外辐射源光源突出的优点是：1)可以通过改变这种光源的光子晶体结构来调节红外发射峰的位置，并得到有效的窄带红外光谱，即发射红外光的波长根据设计是可调的。2)如在MEMS红外传感器系统中采用这种新型光源，可省去系统中的滤波片，从而简化了MEMS红外传感器的整体结构并降低了器件成本。所研制的光子晶体电调制MEMS红外辐射源的性能指标为：.1)辐射单元能够产生相当于黑体300～850K的红外辐射，辐射功率达到25mW/m2，调制频率达到100Hz。.2)光子晶体电调制红外辐射源具有一定的窄带干涉滤光片功能。针对不同气体的探测要求，研制出中心波长在检测气体的特征吸收峰处的红外辐射源。其FWHM （半高全宽）< 0.3μm，峰值透过率＞70%。. 项目执行过程中，发表论文18篇，其中SCI检索5篇，EI检索13篇。培养研究生5名。