紅外探測技術由于其非接觸性、安全性強、準確度高及高效等優(yōu)點在氣象預測、軍事偵察、機場安檢、醫(yī)療檢查、環(huán)境監(jiān)測、對地成像等方面得到了廣泛應用，目前在如何提高紅外成像準確性這一問題上的研究還比較缺乏，這對提升紅外成像探測準確性具有重要作用。

在此，中南大學超快激光微納制造團隊利用飛秒激光直寫技術制備了一種具有多孔納米線結構的玻璃表面，并證實了這一表面對提高紅外熱成像準確性的有效性，提出了一種提高紅外發(fā)射率的方法。該研究以題為“Femtosecond laser textured porous nanowire structured glass for enhanced thermal imaging”的論文作為封面論文發(fā)表在《Chinese Optics Letters》期刊上。

該工作介紹的多孔納米線結構玻璃是由華日激光生產的飛秒激光器（HR-Femto-IR-50-40B）利用飛秒激光直寫技術作用于玻璃表面制備產生的，微納結構的產生使得可見光的吸收率和紅外光的發(fā)射率都得到了一定的提高。

圖1（a）玻璃單面激光燒蝕的示意圖以及加工前后的光學原理（左下部分）；（b） 激光處理玻璃的3D地形圖和截面高度圖

這是由于加工表面光散射能力的增強，加工后的玻璃（LTG）較未處理的玻璃（UTG）其可見光透過率降低16%~51%，該粗糙結構使得吸收率增加了8%~16.4%。同時，在紅外波長范圍內，其表面發(fā)射率也明顯增強。該項工作展示了飛秒激光直寫技術在玻璃表面燒蝕產生的多孔納米線結構在發(fā)射率調制方面的潛力及其在紅外熱成像中的應用，并且該加工方法簡單、快速、環(huán)保，適用于多種透明介質材料表面的微納結構制造，為材料表面紅外輻射率的調控提供了可能。

為更直觀展示LTG對提高紅外圖像的效果，進行了如圖2所示實驗。當溫度設定為150℃時，未加工和加工區(qū)域均在前60 s 迅速升溫，在大約110 s后趨于穩(wěn)定。由于加工區(qū)域的發(fā)射率更高，所以在這個過程中LTG表面的溫度始終高于UTG表面的溫度。將尺寸完全相同（2×2 cm2）的LTG和UTG同時放在手掌時，可以發(fā)現LTG的紅外測試溫度與手表面溫度比較接近，有效提高了紅外熱成像的效果。

圖2 （a）紅外熱成像實驗裝置；（b） 加工有F字圖案玻璃的紅外熱成像；（c） 加工和未加工玻璃表面溫度隨時間變化；（d）加工前后的玻璃放在手上時的紅外熱成像對比

【小結】采用一步飛秒激光直寫技術制備了具有多孔納米線結構的玻璃。由于微/納米結構，如納米腔（直徑約200-500nm）和納米線出現在表面，在可見光和紅外波長范圍內，吸收率和發(fā)射率都得到了提高。在同一溫度背景下LTG的紅外圖像溫度比UTG更準確，這項工作為增強熱成像提供了一種新的方法。

作者 | 吳婷妮

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