具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

如图1-2，在本申请实施例中，本发明提供了一种高功率快响应热发射红外准直光源结构，包括：

散热基座11，用于安装热发射芯片12；

热发射芯片12，用于朝向红外准直模块14发射红外光束；所述热发射芯片12设置于所述散热基座11上；

红外准直模块14，用于对所述热发射芯片12发射的红外光束进行准直；所述红外准直模块14与所述热发射芯片12相对；

其中，所述热发射芯片12与所述红外准直模块14之间通过间隔层13连接，或者，所述散热基座11与所述红外准直模块14之间通过支撑架20连接。

在本申请实施例中，热发射芯片12朝向红外准直模块14发射红外光束，红外准直模块14对所述热发射芯片12发射的红外光束进行准直，并得到准直光束19，热发射芯片12照射红外准直模块14产生的热量可以通过间隔层13迅速传导到热发射芯片12，进而通过散热基座11耗散掉；或者，红外准直模块14在热发射芯片12照射下产生的高热量可直接通过高热导的金属的支撑架20传导到散热基座11而耗散掉。

本申请实施例中，间隔层13所采用的材料为具有高导热系数的材料，如金属、单晶硅、导热硅胶、氮化硼导热橡胶等。

如图1-2，在本申请实施例中，所述热发射芯片12上设置有多个热发射单元组成的热发射阵列15，所述红外准直模块14上设置有红外准直阵列17，所述热发射阵列15与所述红外准直阵列17对应设置。

在本申请实施例中，热发射芯片12含有由3×3单元构成的热发射阵列15，红外准直模块14含有与热发射阵列15中单元数一一对应的红外准直阵列17，热发射阵列15和红外准直阵列17由高热导率材料制作的间隔层13键合连接。热发射阵列15中的每个发射单元采用脉冲电加热方式产生电调制的高温热辐射，温度范围为400-800℃。

如图1-2，在本申请实施例中，所述热发射芯片12上对应所述热发射阵列15处设置有空腔16。

在本申请实施例中，热发射芯片12在工作时自身会产生热量，热量会通过空腔16传导至散热基座11而排出。

如图1-2，在本申请实施例中，所述热发射阵列15与所述红外准直阵列17之间形成空隙18。

在本申请实施例中，间隔层13同时控制热发射阵列15表面与红外准直阵列表面17之间有空隙18。具体地，由于热发射阵列15为类黑体辐射源，具有很宽的发射谱(1-20μm),红外准直模块14难以保证在此宽波段内对这种热发射完全无吸收，必然在高温发射源辐照下产生温升，因此需要考虑对红外准直模块14的热进行耗散，及时将红外准直模块14的热量导走，特别是当该红外光源结构采用气密性或真空封装时尤为必要。而空隙18可以减少热发射阵列15到红外准直模块14的传热。

在本申请实施例中，所述空隙18的宽度大于等于100μm。进一步地，所述空隙18的宽度大于等于300μm。

在本申请实施例中，所述热发射阵列15表面设置有宽谱段高发射率涂层或微纳光子学结构层。宽谱段高发射率涂层可以为多孔结构的黑金、黑铂、黑硅或无定形碳膜层，可以使热发射阵列15获得宽谱段高发射率；微纳光子学结构层可以产生在长波红外波段(7-12μm)中的某些波长的高发射，而抑制其在中波红外波段(3-7μm)中某些子波段上的发射，还可以使热发射阵列15获得至少一个波段的窄谱发射。

在本申请实施例中，所述热发射阵列15中每个热发射单元的热响应时间小于20ms，所述热发射阵列15中每个热发射单元的面积小于1mm²。

在本申请实施例中，所述红外准直阵列17为曲面阵列。曲面阵列为非球面或自由曲面。

在本申请实施例中，所述曲面阵列表面镀制有干涉膜。干涉膜起到滤波作用，让需要的一个或多个窄谱红外光透射而反射其他波段的红外光。

在本申请实施例中，红外准直模块14的基底材料选用红外透明材料，如硅、锗、氟化钙、氟化钡和硫化锌等，优选导热性能好的硅单晶材料。红外准直模块14中的红外准直阵列17为曲面阵列，其功能是将来自热发射阵列15的发散红外光束进行准直。曲面阵列的面型可以是非球面，还可以是自由曲面。通过表面面型的优化，或者对准直模块14的前后两个表面都进行优化，获得的红外准直模块14的表面形貌可以将红外光束准直到发散角为2°以下，甚至可以到1°以下。曲面表面还可以镀制干涉滤光膜(图中未画出)，透射需要测量的波段，反射不需要测量的波段。反射的红外光到达发射单元后可以被重新吸收利用，有利于提高电光转化效率。

本申请提供的一种高功率快响应热发射红外准直光源结构通过采用多个小面积热发射单元组成阵列形式，并施以相应的准直阵列组合形成兼具高功率和小发散角的红外光束，使其适用于长光程光谱测量应用；同时小面积的热发射单元因具有快响应特性，故由小面积热发射单元组成的阵列红外光源具有比单一大面积热红外光源更快的响应速度，使其适合高速光谱测量场合；另外，相比红外激光光源，热发射红外光源具有低得多的成本，且其发射波长可以在从近红外到长波红外波段的宽广范围里通过表面结构设计任意调节，使其具有更强的适应性、灵活性和选择性。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。