新型多波长红外传感器及应用特点分析

据消息报道，美国国家材料科学研究所（NIMS）下属的国际材料纳米结构中心（WPI-MANA）的一个研究小组发明了一种新型多波长红外传感器，能够探测特定波长的热辐射。该新型多波长红外传感器具有一系列应用，包括温度、材料的特定成像和空气污染的遥感等。

红外光谱技术是一种通过分析化学物质的振动吸收来识别化学物质的强有力的技术，也是表征窄禁带半导体、量子阱发射器和热吸收体光学特性的有力手段。一般来说，每种材料都有自己的特征发射光谱，例如，气体有尖锐的发射线，光谱仪可以识别特定类型的气体分子。然而，大多数红外传感器没有波长分辨率，无法检测整个集成强度，从而限制了可以从材料中获取的信息。

WPI-MANA的新型多波长红外传感器具有超窄带分辨率和高方向性，因此它可以感应气体并测量物体的温度，而无需预先校准其发射强度和温度。

该新型多波长红外传感器可以探测特定波长的热辐射，并限制其入射方向。研究小组在金属表面绘制了周期性的电磁纳米吸收剂的图案，以便入射的热辐射平行于吸收剂的表面进行衍射和传播。衍射波在周期性金属表面上与表面等离子体激元杂化，并产生热信号，同时它在非常狭窄的窗口中以入射热辐射的角度和波长范围传播。

其应用结果是，若在单个芯片上安装多波段红外传感器，其波长分辨率高达50 nm，指向性优于±1°，该新型多波长红外传感器或将成为世界上性能最高的红外传感器。同时这也有可能会带来一系列新产品，包括用于真温高温测量、气体成像、高角度分辨率的位置和运动传感、材料特定成像和环境感测的微型光谱红外设备。

据悉，这项研究是由长谷俊彦（MANA首席研究员、光子学纳米工程小组组长）和他的合作者进行的。

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