來源 | Nature Communications

01

背景介紹

傳統(tǒng)熱輻射通常無偏振，無方向性，且覆蓋廣泛的波長范圍。然而，這種無方向性的特點(diǎn)限制了輻射傳熱效率，不利于熱感測、熱成像及熱能采集裝置的發(fā)展。因此近幾年國內(nèi)外專家開發(fā)了不同的光子學(xué)技術(shù)，希望通過微納結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效的熱輻射方向性控制。但是這些技術(shù)通常基于特定的振動(dòng)或傳輸模式，具有偏振依賴、覆蓋波長范圍較狹窄的特點(diǎn)，其熱輻射傳輸效率仍較低。

02

成果掠影

近日，寧波東方理工大學(xué)（暫名）信息學(xué)部長聘副教授黃子勁團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于非成像光學(xué)原理的定向微型熱發(fā)射器：由于光學(xué)擴(kuò)展量（光束占據(jù)的面積與立體角之積）守恒，熱輻射從發(fā)射器底部抵達(dá)頂部時(shí)占據(jù)的面積增大，角度范圍因此縮小，產(chǎn)生方向性。這一過程不依賴于任何振動(dòng)或傳輸模式，所以該發(fā)射器通用于不同偏振和波長。該發(fā)射器的單元被設(shè)計(jì)為正六邊形，以獲得高對(duì)稱性并實(shí)現(xiàn)密鋪，有利于高效地傳輸熱輻射。研究團(tuán)隊(duì)通過以雙光子3D光刻為核心的微納加工流程，制備了具有高結(jié)構(gòu)質(zhì)量的微型定向發(fā)射器陣列。光譜測試驗(yàn)證了該發(fā)射器優(yōu)異的方向性，并實(shí)現(xiàn)了超寬的波長覆蓋范圍（5-20 μm），遠(yuǎn)超過往工作。研究成果以“Directional thermal emission and display using pixelated non-imaging micro-optics”為題發(fā)表在《Nature Communications》。

03

圖文導(dǎo)讀

圖1 偏振無關(guān)的寬帶熱輻射方向性控制

圖2 微米級(jí)非成像光學(xué)陣列及其發(fā)射譜

圖3 熱成像下的像素化定向微型熱發(fā)射器（PDME）

圖4 定向紅外顯示與偽裝