摘要:红外热成像技术在医疗、科研、军事等领域应用广泛,但传统调控热辐射的方法多聚焦红外伪装,难以满足热成像增强需求。近日,中南大学团队在《Chinese Optics Letters》发表研究成果,通过飞秒激光扫描技术制备多孔纳米线结构玻璃,成功提升材料红外发射率与热辐射性能,让红外成像更贴近实际环境温度。华日激光作为技术支持方,其高性能飞秒激光器为实验的顺利开展提供了关键保障,彰显了国产激光设备在高端科研领域的可靠实力。
· 论文标题:
《用于增强热成像的飞秒激光纹理多孔纳米线结构玻璃》
· 发表期刊:Chinese Optics Letters(2022 年 3 月,第 20 卷第 3 期)
· 主要作者:吴婷妮、吴志鹏、何玉春等
· DOI:10.3788/COL202220.033801
核心原理:激光 “雕刻” 微纳结构,改写热辐射特性
实验通过飞秒激光对玻璃表面进行逐行扫描,在其表面构建出均匀分布的纳米孔洞(直径 200-500nm)与纳米线结构。这些微纳结构大幅增加了可见光吸收与红外发射率,同时降低可见光透过率,让玻璃具备更强的热辐射能力,进而提升红外热成像的准确性。
图一:(a) 玻璃单面激光烧蚀示意图及处理前后的光学原理 (b) 激光处理后玻璃的三维形貌图与截面高度图

图二:(a) 不同波长范围内的吸收率与透过率;(b) 不同波长范围内的发射率与反射率;(a)中的插图为玻璃样品激光处理前后的光学图像

可见光范围:激光处理后玻璃的吸收率提升 8%-16.4%,透过率降至 16%-51%,散射效果显著增强;
红外范围:红外发射率大幅提高,热辐射能力显著优于未处理玻璃;
成像效果:在 150℃加热环境及人体表面测试中,处理后玻璃的红外成像温度更贴近实际环境,温差较未处理玻璃缩小约 2℃。
实验采用华日激光高重复频率飞秒激光系统,通过振镜扫描与 F-Theta 透镜聚焦,精准控制激光功率、扫描速度与间距,实现玻璃表面微纳结构的高效、均匀制备。
本次实验的顺利推进,离不开华日激光提供的高性能飞秒激光技术支持。华日激光飞秒激光器具备以下核心优势,成为科研创新与工业应用的优选:
1.参数精准可控:支持频率、脉冲宽度等关键参数灵活调节,可匹配不同材料加工需求,实验中采用的飞秒激光器配置,完美适配玻璃微纳结构制备。
2.加工性能稳定:输出能量稳定,扫描精度高,确保微纳结构的均匀性与重复性,为实验数据的可靠性提供坚实保障。
3.应用场景广泛:除了红外热成像材料制备,还可应用于微纳加工、材料表面改性、光电器件制造等多个领域,助力科研团队探索更多创新方向。