本技术公开了窄谱窄角度定向热辐射器,包括分布布拉格反射镜构件和共振腔构件,所述分布布拉格反射镜构件与所述共振腔构件叠加设置,所述分布布拉格反射镜构件为多层结构,所述分布布拉格反射镜构件能够定向透射光谱,所述共振腔构件为多层结构,所述共振腔构件能够发射窄谱热辐射。本发明还公开了窄谱窄角度定向热辐射器的制备方法。本发明的窄谱窄角度定向热辐射器,实现了对角度和波谱的独立调控。
背景技术
宏观物体的热辐射具有非相干、光谱宽、发射率不随角度变化等特点,限制了对热辐射在红外探测、气体传感等方面的高效利用。近年来,针对光栅、光子晶体、超材料、超表面等各类微纳结构,利用热辐射作为电磁波的干涉效应,实现对热辐射的波谱、方向、偏振的主动调控,在多个领域有了实际应用,如红外光源、辐射探测和热光伏(TPV)废热利用等。例如,在TPV电池中,有效的光谱调制手段至关重要,一方面引入窄谱窄角度定向辐射器,可以增强发射光子与光伏带隙之间的匹配,显著提高热点转换效率;而不同的光伏设备会有不同的视角系数,因此提高辐射器独立控制方向和波谱的能力可以放宽对设备设计的要求;另一方面,使用具有定向特性的热辐射器可以将光伏设备置于真空外壳之外,从而为光伏系统提供其他有效的冷却方法。除此之外,产生相干白炽灯需要将黑体辐射的宽光谱和空间漫射特性限制在狭窄的光谱和角度范围内,窄谱窄角度定向热发射器可被视为相干热光源,在相干白炽灯等照明设计领域具有重要意义。
然而,尽管现阶段的方法设计出的选择性热发射器具有良好的窄谱特性或定向特性,但其发射角度范围要么全向且无法调整,要么当改变波长时无法保持原有发射角度,呈现出显著的角度色散。此外,这些热发射器的发射角度和发射波长与材料本身的折射率呈现出强烈的关联性,难以实现角度和波谱的独立控制。同时,具有窄带和定向发射特性的热辐射器现有的设计较少,结构复杂,难以加工生产,且缺乏实用的设备。因此,考虑到TPV系统、热辐射相干光源设计、红外探测等领域对具有独立调控能力的窄谱窄角度定向热发射器的需求,探索简单有效的制备方法十分必要。
因此,本领域的技术人员致力于提供一种窄谱窄角度定向热辐射器及其制备方法,基于微腔共振理论及布儒斯特效应,实现对角度和波谱的独立调控,并且使热辐射器易于加工。
实现思路