微型低成本便攜式 重建型光譜儀研制成功

  ICC訊 據(jù)悉，西安電子科技大學(xué)光電工程學(xué)院紅外物理與工程團(tuán)隊(duì)利用光化學(xué)重塑技術(shù)，對(duì)金納米棒及薄膜光譜透過(guò)率進(jìn)行原位調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)出一種微型低成本便攜式重建型光譜儀。相關(guān)科研成果近日在線發(fā)表于國(guó)際期刊《Acs光子學(xué)》。

  光譜被稱(chēng)為物質(zhì)的“指紋”。通過(guò)對(duì)物質(zhì)的透射、反射、吸收或發(fā)光光譜的分析，便可得知物質(zhì)的光學(xué)特征、溫度、元素成分等信息。光譜儀是獲取光譜信息的重要工具，相比于實(shí)驗(yàn)室中笨重且昂貴的傳統(tǒng)臺(tái)式光譜儀，微型化、便攜化的光譜儀可適用于更多場(chǎng)景。而重建型光譜儀因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小巧，近年來(lái)已成為光譜儀微型化的一種重要策略。

  金是一種貴金屬材料，物理化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。而金納米顆粒根據(jù)尺寸和形狀，可以表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)特性，其光譜吸收特征可以隨著金納米棒長(zhǎng)度和直徑比例的變化而改變。在成像傳感器表面的聚合物薄膜內(nèi)，嵌著一種被稱(chēng)為金納米棒的棒狀金納米顆粒。該團(tuán)隊(duì)引入光化學(xué)重塑技術(shù)，利用金納米棒的光熱效應(yīng)和再成型化學(xué)反應(yīng)，在原位改變金納米棒的長(zhǎng)徑比，從而達(dá)到改變薄膜的光譜透射率的目的。

  “針對(duì)金屬納米顆粒的光熱與光化學(xué)重塑現(xiàn)象已被廣泛研究。我們發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)可應(yīng)用于重建型光譜儀濾光器件的加工。”西安電子科技大學(xué)光電工程學(xué)院博士研究生葉云龍說(shuō)，“我們將光化學(xué)重塑技術(shù)應(yīng)用于金納米棒—聚乙烯吡咯烷酮薄膜，獲得了具有豐富光譜透射特征的濾光器件?！?

  “目前，重建型光譜儀使用的色散元件或?yàn)V波器，大多采用復(fù)雜且昂貴的微納加工制造工藝。相比之下，利用光化學(xué)重塑金納米棒聚合物薄膜的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)濾光結(jié)構(gòu)的低成本快速制造和靈活設(shè)計(jì)，而且這種技術(shù)并不限于金納米棒這種材料。”團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師王昱程說(shuō)。

  據(jù)介紹，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了重建型光譜儀設(shè)計(jì)思路的可行性，所加工的樣機(jī)可對(duì)600納米至700納米范圍內(nèi)的光譜具有較好的窄帶和寬帶光譜重建效果。