CN113252570A - 辐射源以及使用该辐射源的气体传感器 - Google Patents

辐射源以及使用该辐射源的气体传感器 Download PDF

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Abstract

一种用于将窄带电磁辐射(11)倾斜地发射到腔体(12)中的辐射源(10)，包括：发射器结构(14)，该发射器结构(14)具有用于发射窄带电磁辐射(11)的主辐射发射区域(14‑1)，其中发射器结构(14)光学耦合到腔体(12)；以及层元件(18)，该层元件(18)耦合到发射器结构(14)的主辐射发射区域(14‑1)，其中该层元件(18)包括辐射偏转(畸变)结构(20)，该辐射偏转(畸变)结构被配置为用于相对于发射器结构(14)的主辐射发射区域(14‑1)的表面法线偏转发射器结构(14)的辐射发射特征。

Description

辐射源以及使用该辐射源的气体传感器
技术领域
本公开的各个实施例涉及例如用于气体检测的辐射源领域。更具体地，各个实施例涉及用于将窄带电磁辐射倾斜地发射到例如腔体中的辐射源的领域。备选实施例还涉及使用这种辐射源的气体传感器的领域。
背景技术
在移动设备、诸如智能家居之类的家居自动化、以及汽车领域内实现适当传感器时，感测周围大气中的环境参数(诸如噪声、声音、温度和气体)变得越来越重要。由于空气污染和某些设备的故障，可能会发生有害的气体浓度。空气质量对健康的影响很大。未来主题是通过廉价的始终可用且已连接的传感器进行气体检测。然而，随着传感器的日益广泛使用，还特别需要能够尽可能便宜地从而成本效益高地生产这种传感器。然而，仍然应当维持甚至提高传感器的所得到的可靠性和准确性。
特别地，监测我们环境中的空气质量的领域越来越受到关注。典型的光学传感器(例如，光声传感器)包括辐射源、用于波长选择的滤光器元件、检测器、以及其中光源与检测器之间的光与环境介质相互作用的样品区域。
通常，在该领域中需要一种实现用于气体传感器(例如，PAS传感器(PAS＝光声光谱))的改进辐射源的途径，使得制造要求降低并且针对要由传感器设备检测的目标气体提供足够灵敏度。
这种需求可以通过根据权利要求1的辐射源和根据权利要求15的气体传感器来解决。
进一步地，在从属权利要求中定义了辐射源的具体实现方式。
发明内容
根据实施例，一种用于将窄带电磁辐射倾斜地发射到腔体中的辐射源，包括：发射器结构，该发射器结构具有用于发射窄带电磁辐射的主辐射发射区域，其中该发射器结构光学耦合到腔体；以及层元件，该层元件耦合到发射器结构的主辐射发射区域，其中该层元件包括辐射偏转结构，该辐射偏转结构被配置为用于相对于发射器结构的主辐射发射区域的表面法线偏转发射器结构的辐射发射特征。
根据另一实施例，一种用于倾斜地发射窄带IR辐射的辐射源，包括：IR发射器结构，该IR发射器结构具有用于发射窄带IR辐射的主辐射发射区域；以及层元件，该层元件耦合到IR发射器结构的主辐射发射区域，其中该层元件包括IR辐射偏转结构，该IR辐射偏转结构被布置为用于相对于IR发射器结构的主辐射发射区域的表面法线偏转IR发射器结构的IR辐射发射特征。
根据另一实施例，一种气体传感器，包括：辐射源，用于将窄带电磁辐射倾斜地发射到腔体中；或辐射源，用于倾斜地发射窄带IR辐射，其中腔体被布置为用于提供光学相互作用路径，以用于使中心波长为λ0的窄带电磁辐射在腔体中与目标气体相互作用，其中腔体对于包括目标气体成分的环境气体是可进入的；以及辐射检测器，该辐射检测器被布置为基于已经穿过光相互作用路径和腔体、并被辐射检测器接收的窄带电磁辐射的信号强度，来提供检测器输出信号。
附图说明
在下文中，参考附图对本公开的实施例进行更详细的描述，其中
图1a至图1b示出了根据实施例的IR辐射源的示意性横截面视图；
图1c示出了与传统辐射源的传统辐射发射特征相比较的根据实施例的辐射源的所得到的辐射发射特征；
图2a示出了根据实施例的用作辐射源的辐射偏转结构的光学方向性层的示意性横截面视图；
图2b至图2c示出了根据另一实施例的用作辐射源的辐射偏转结构的光学方向性层的放大细节视图；
图3a示出了根据另一实施例的用作辐射源的辐射偏转结构的光学方向性层的示意性横截面视图；
图3b示出了根据另一实施例的用作辐射源的辐射偏转结构的光学方向性层的放大细节视图；
图4示出了根据实施例的用于倾斜地发射窄带IR辐射的辐射源的示意性横截面视图；以及
图5示出了根据实施例的气体传感器(PAS传感器)的示意性横截面视图。
在使用附图对本实施例进行进一步详细讨论之前，应当指出，在附图和说明书中，相同元件以及具有相同功能和/或相同技术或物理效果的元件通常设有相同附图标记或使用相同名称标识，使得如在不同实施例中说明的这些元件及其功能的描述可以相互交换或可以在不同实施例中彼此应用。
具体实施方式
在以下描述中，对各个实施例进行了讨论，然而，应当领会，各个实施例提供了可以在广泛多种半导体设备中体现的许多可适用概念。所讨论的特定实施例仅对制造和使用本概念的特定方式进行了说明，并不会限制实施例的范围。在以下实施例的描述中，具有相同功能的相同或相似元件与具有相同的附图标记或相同的名称相关联，并且每个实施例不会重复对这些元件的描述。而且，除非另外特别指出，否则下文所描述的不同实施例的特征可以彼此组合。
应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接”连接到另一元件，“连接”或“耦合”不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其他术语应当以类似方式(例如，“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”、以及“在...上”与“直接在...上”等)解释。
为了便于描述不同的实施例，附图包括笛卡尔坐标系x、y、z，其中xy平面与衬底的第一主表面区域相对应(即，平行)，并且其中竖直于第一主表面区域并进入半导体衬底的深度方向与“-z”方向相对应，即，与z方向平行。在以下描述中，术语“横向”意指与x方面和/或y方向平行的方向，其中术语“竖直”意指与z方向平行的方向。
图1a示出了根据实施例的用于将窄带电磁辐射11倾斜地发射到腔体12中的辐射源10。在图1a中，绘图平面与x-z平面平行。
根据实施例，辐射源10包括发射器结构14和层元件18。发射器结构14具有用于发射窄带电磁辐射11的主辐射发射区域14-1，其中发射器结构14光学耦合到腔体12。层元件18耦合到发射器结构14的主辐射发射区域14-1，其中层元件18包括辐射偏转(畸变)结构20，该辐射偏转(畸变)结构20被配置为相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线N偏转或倾斜发射器结构14的辐射发射特征14-A。
当与例如传统辐射源的传统圆形辐射发射特征(例如，参见图1c中的虚线)相比较时，术语“偏转”发射器结构的辐射发射特征还可以包括使发射器结构的辐射发射特征14-A畸变、不对中和/或变形的含义。传统辐射源的传统圆形辐射发射特征14-B可以包括主辐射方向，该主辐射方向例如平行于这种传统辐射源的主辐射区域的表面法线指向。
在发射器结构14的辐射发射特征已经相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线偏转的情况下，辐射偏转(＝畸变)结构20被配置为用于相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线进一步偏转或畸变(例如，附加地，倾斜)发射器结构14的辐射发射特征。
因此，辐射偏转结构20被配置为用于改变主辐射发射方向14-A或发射器结构14的辐射发射分布，其中发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线N可以被视为用于描述发射器结构14的辐射发射特征的参考方向。因此，相对于主辐射发射区域14-1的表面法线或相对于关于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的另一参考方向，发射器结构14的辐射发射特征被改变，即，在偏转、畸变、不对中和/或变形的意义上被改变。
根据实施例，窄带电磁辐射11被发射到其中的腔体12提供光学相互作用路径15，以用于使中心波长为λ0的窄带电磁辐射11在腔体12中与目标气体17相互作用，其中腔体12可以对于包括目标气体成分的环境气体或环境气体混合物是可进入的。在相互作用区域中，如果中心波长为λ0的IR辐射11落入目标气体成分的吸收光谱中，则目标气体成分吸收中心波长为λ0的IR辐射。吸收程度取决于环境气体中目标气体成分的浓度、或者是该浓度的度量。
更具体地，测量腔体12内部的目标气体的间歇性吸收或周期性吸收以及相关热加热和冷却可以产生腔体12内部的气体压力(＝气动压力)的交替增加和减少。该压力改变或变化可以通过声学换能器(例如，压敏换能器，例如，MEMS麦克风)来检测。气体对所发射的热辐射的吸收量以及腔体12内的相关压力变化可以取决于腔体内部的气体种类，并且可以随相应目标气体及其浓度而发生变化。每种目标气体可以包括特征吸收光谱，即，它可以响应于间歇性发射的热辐射而引起特征压力变化。特征吸收光谱还可以被称为气体特定指纹。因而，声学换能器(例如，参见图5)可以记录可以是相应目标气体的特征的信号，使得声学换能器可以由此检测并标识相应目标气体及其浓度。
如图1a所示，腔体12由壳体16的内壁元件16-1形成，其中层元件18包括辐射偏转结构20，该辐射偏转结构20用于相对于内壁元件16-1偏转发射器结构14的辐射发射特征，该内壁元件16-1面向发射器结构14的主辐射发射区域14-1。内壁元件16-1可以包括平坦表面，其中内壁元件16-1的表面法线和发射器结构14的主辐射发射区域14-1可以彼此平行或基本平行布置。
腔体12可以是包围发射器结构14的基本上封闭的腔体，该发射器结构14具有层元件18，其中腔体12可以包括至少一个进入开口32，环境气体(例如，环境空气)可以通过该至少一个进入开口32流入腔体。腔体12可以由壳体的内壁元件形成。
如图1a中所示例性地示出的，厚度为d18的光学方向性层18可以被布置为用于提供所发射的辐射11沿着层元件18的直径D的(相对)平行偏转或倾斜。
图1b示出了根据另一实施例的用于将窄带电磁辐射11倾斜地发射到腔体12中的另一辐射源10。图1b的辐射源10的功能和结构与图1a的辐射源10的功能和结构基本相同，其中光学方向性层18还可以被布置为用于提供所发射的辐射11沿着层元件18的直径D的偏转的变化或改变。
图1c示出了与传统辐射源的传统辐射发射特征相比较的根据实施例的辐射源14的所得到的辐射发射特征14-A。传统辐射发射特征以虚线示出。在图1c中，根据辐射源的辐射发射轮廓的光学强度图案平行于x-y平面绘制。
如图1c所示，传统发射器结构的辐射发射特征通常为圆形并且相对于传统发射器的主辐射发射区域居中(参见图1c的虚线)。因为光学辐射为圆形并且相对于光源居中，所以所发射的辐射的基本部分垂直或几乎垂直撞击面向发射器的腔体壁。因此，所发射的辐射的基本部分可能例如由于腔体的壁平行或共面而会反射回到传统发射器。
如图1c所进一步示出的，相对于根据实施例的发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线N，使根据实施例的发射器结构的经调整的辐射发射特征偏转，例如不对中和/或变形。因为光学辐射11相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线偏转，所发射的辐射的基本部分或主要部分以锐角α(例如，以介于10°与70°之间或20°与60°之间的冲击角度)撞击面向发射器的腔体壁，并因此被反射。因此，所发射的辐射的基本部分可以在不同的腔体壁处多次反射，并且可以在腔体12中实现与目标气体成分的显着相互作用长度15(＝目标气体成分中的光学路径长度)。如果腔体12被形成为波导或反射壳体，则尤其如此，其中诸如在成形的结构壳体壁(＝腔体壁)16-1上的金属层之类的反射涂层借助于反射将所发射的辐射11引导通过相互作用路径。
根据实施例，发射器结构14的主辐射发射区域14-1被配置为用于发射窄带电磁辐射11。因而，发射器结构14可以被配置为将特定波长光谱中的电磁辐射(例如，热辐射)发射到腔体12中。所发射的窄带电磁(例如，热)辐射的波长可能取决于待检测气体，即，环境大气中的目标气体。例如，目标气体可以包括一氧化碳CO、二氧化碳CO2、臭氧O3、氮氧化物NOx、甲烷CH4等。然而，该待检测目标气体清单不应视为详尽清单。
根据实施例，发射器结构14可以被配置为间歇地或周期性地发射窄带电磁辐射。发射器结构14还可以包括热源和/或红外源、以及可选地波长选择结构30，该波长选择结构30被配置为用于提供窄带电磁辐射11。因而，腔体12内部的环境气体(包括目标气体)吸收所发射的电磁辐射11，其中气体的这种吸收可以导致温度的增加，并且因此导致腔体12内部的压力的增加。例如，该压力的交替改变可以通过声学换能器检测(图1a至图1b中未示出)。目标气体对所发射的热辐射的吸收量以及腔体12内部的相关压力改变可以取决于腔体12内部的目标气体的种类和量，并且可以随目标气体而发生变化。发射器结构14光学耦合到腔体12。
在本说明书中，红外辐射(IR)作为热辐射的一个非限制性示例被提及。热辐射可以是从0°开尔文开始的绝对零以上的任何辐射。一般而言，红外辐射可以为热辐射的特定部分。附加地，辐射源被提及，并且可以包括红外辐射源、发光二极管(LED)、激光源、或热源。
根据实施例，图1a至图1b的层元件18的厚度d18的典型尺寸的范围可能介于100nm与几个微米(例如，2μm、3μm或4μm)之间。如果层元件18的尺寸(＝厚度d18)达到或包括辐射R的波长的四分之一的整数倍(例如，发射器结构14所发射的IR辐射的波长的一半或波长的四分之一)，则层元件18自身可以用作滤光器，例如，用作平行于z方向的平面中的等离子体(plasmonic)结构和/或平行于x/y平面的布拉格滤光器。因此，层元件18本身可以提供可选的波长选择结构(IR滤光器)30的功能，例如，以用于提供窄带电磁辐射11。
图2a示出了根据实施例的光学方向性层18的示意性横截面视图，该光学方向性层18被用作辐射源10的具有厚度d18的辐射偏转结构18。在图2a至图2c中，绘图平面与x-z平面平行。
根据实施例，层元件18的辐射偏转结构20包括多个导光元件或光通道22，其中导光元件22的定向相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线N有角度地偏移一个角度β。
如图2a所示，较广的角度范围I描述了光通道22的最大光学透射范围，其中较窄的角度范围II描述了辐射偏转结构20的光通道22的所得到的偏转角度。
图2b至图2c示出了根据另一实施例的光学方向性层的放大细节视图，该光学方向性层被用作辐射源的辐射畸变结构。
如图2b所示，导光元件22可以被形成为由光学不透明中间层或反射中间层24分开的倾斜透明通道23，其中透明通道23和光学不透明中间层或反射中间层24以交替且相邻配置布置。
如图2c所示，导光元件22可以包括透明区域23和不透明壁区域或反射壁区域25，其中透明区域23和不透明壁区域或反射壁区域25以交替且相邻配置布置。
根据图2a至图2c的实施例，透明区域23可以包括例如玻璃、氧化硅、二氧化硅、多晶硅、氮化硅、碳、和/或派热克斯玻璃(pyrex)，作为透明材料。不透明壁区域或反射壁区域24、25例如可以包括一般金属(例如，铝、金、铂等)、塑料、塑料化合物、碳和/或模制材料，作为不透明材料或反射材料。而且，如果透明材料适当对齐以具有全反射，则它们可以用于反射界面。
图3a示出了根据另一实施例的具有厚度d18的光学方向性层18的示意性横截面视图，该光学方向性层18被用作辐射源10的辐射畸变结构20。在图3a至图3b中，绘图平面与x-z平面平行。
如图3a所示，层元件18可以包括多个结构化子层18-1、…、18-n，该多个结构化子层18-1、…、18-n被布置为用于提供有角度偏移的导光元件22，其中子层18-1、…、18-n平行于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面延伸。如图3a所示例性地示出，层元件18可以包括三个结构化子层18-1、18-2、18-3。然而，子层18-n的数目n可以取决于子层的相应厚度以及所得到的层元件18的所需厚度d18，该所需厚度d18用于提供相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线N的所需通道长度和通道角度。通过使用多个结构化子层18-1、…、18-n形成层元件18，可以实现偏斜的导光元件22的精确可重复性。
如图3a所示，较广的角度范围I描述了光通道22的最大光学透射范围，其中较窄的角度范围II描述了辐射偏转结构20的光通道22的所得到的偏转角度。
图3b示出了根据另一实施例的光学方向性层18的放大细节视图，该光学方向性层18被用作辐射源10的辐射畸变结构20。导光元件22包括透明区域23-1、...、23-n和不透明壁区域或反射壁区域24-1、...、24-n、25-1、...、25-n，其中透明区域23-1、…、23-2和不透明壁区域或反射壁区域24-1、…、24-n、25-1、…、25-n以交替且相邻配置布置在结构化子层18-1、18-2、18-3中。透明区域23-n可以包括例如玻璃、氧化硅、二氧化硅、多晶硅、氮化硅、碳和/或派热克斯玻璃(pyrex)，作为透明材料。不透明壁区域或反射壁区域24-1、…、24-n(＝24)、25-1、…、25-n(＝25)例如可以包括一般金属(例如，铝、金、铂等)、塑料、塑料化合物、碳和/或模制材料，作为不透明材料或反射材料。而且，如果透明材料适当对齐以具有全反射，则它们可以用于反射界面。
如图2a至图2c和图3a至图3b所示例性地示出的，光学方向性层18的导光元件22相对于彼此以平行定向或方向布置，以用于提供所发射的辐射11的(相对)平行偏转或倾斜(例如，参见图1a)。
因此，层元件18中的辐射偏转结构20可以被布置为用于提供所发射的辐射11沿着层元件18的直径D(并且去往边缘)的(相对)恒定和/或相同的偏转角度(＝偏斜)β，这导致所发射的辐射11相对于层元件18的主表面区域18-A的表面法线沿着其直径D的(相对)平行偏转或倾斜。所发射的辐射11的这种平行偏转可以例如通过层元件18中的辐射偏转结构20的导光元件22(参见图2a至图2c和图3a至图3b)的平行定向来实现。因此，导光元件22相对于彼此以平行定向或方向布置。
根据另一实施例，光学方向性层18的导光元件22还可以相对于彼此以不同定向或方向布置，以用于提供所发射的辐射11的偏转的变化(例如，参见图1b)。根据图1b的用于将窄带电磁辐射11倾斜地发射到腔体12中的辐射源10，光学方向性层(＝层元件)18可以被布置为用于提供所发射的辐射11沿着层元件18的直径D(并且去往边缘)的改变的或不同的偏转角度(＝偏斜)β，这导致所发射的辐射11相对于层元件18的主表面区域18-A的表面法线沿着直径D的改变的或不同的偏转或倾斜。如上述图1b所示，层元件18可以被布置为用于提供所发射的辐射11沿着直径D的增大的偏转角度(＝偏斜)β。
所发射的辐射11的偏转的这种变化例如可以通过(逐渐增大或逐渐减小)改变偏转角度β(＝偏斜)和/或层元件18中的辐射偏转结构20的导光元件22的定向来实现。例如，通过例如各组导光元件22的层元件18中的辐射偏转结构20的导光元件22的分段改变的定向，也可以实现所发射的辐射11的偏转的这种变化。因此，导光元件22可以相对于彼此以不同的定向或方向布置。
根据实施例，发射器结构14可以包括LED元件、激光元件和/或红外源(＝热源)。根据另一实施例，其中发射器结构14可以包括红外源和波长选择结构30，该波长选择结构30被配置为用于提供窄带电磁辐射11。
参考上文所描述的所有实施例，用于将窄带电磁辐射11倾斜地发射到腔体12中的辐射源10通过将由层元件18形成的光学界面附接到光源/辐射源10的光学窗口14-1上(即，附接到发射器结构14的主辐射发射区域14-1上)来实现。光学界面18改变方向性图案，即，发射器结构14相对于光强度和封装几何形状的辐射发射特征，以优化腔体12中体积(即，相互作用区域)的照射。
根据各个实施例，一个层或多个层18的堆叠可以用作发射到腔体12(例如，PAS腔体(PAS＝光声光谱))中的光(＝辐射)的波导，以增加腔体12中辐射11的吸收距离。
可以通过保持SMD的安装原理或类似简单标准来实现辐射源10的所描述的实施例，其中光学辐射方向可以借助于光学方向性层18来调整。
根据实施例，光学方向性层(＝层元件)18可以被实现为侧向层，该侧向层被构造为波导和/或反射出射光(＝辐射)11，并且可以附接到滤光器(＝波长选择结构)上和/或可以作为滤光器的一部分。
根据实施例，层元件18可以包括交替的光学透明和光学阻挡(吸收或反射)偏斜沟槽22，其中层元件18可以垂直于光学窗口14-1(＝发射器结构14的主辐射发射区域14-1)布置。光学窗口14-1为光源/辐射源10与发射器结构14外部的封装之间的界面。
根据实施例，辐射源10可以借助于层元件18提供用于发射到腔体18中的准直光(＝辐射)11。而且，可以对出射光图案进行优化以增加给定腔体12中的吸收路径并且使该腔体12中的目标气体的照射最大。
根据实施例，辐射源10可以为系统(例如，光声光谱仪(＝PAS传感器)或非分散红外(NDIR)传感器的)的子部分或部件。根据另一实施例，辐射源10可以应用于诸如LED或灯泡之类的光辐射应用。
各个实施例允许实现具有小形状因数的辐射源10，其中还可以应用廉价(不太复杂)封装。
图4示出了根据另一实施例的用于倾斜地发射窄带IR辐射11的辐射源10的示意性横截面视图。在图4中，绘图平面与x-z平面平行。
根据实施例，用于倾斜地发射窄带IR辐射11的辐射源10包括：IR发射器结构14，该IR发射器结构14具有用于发射窄带IR辐射11的主辐射发射区域14-1；以及层元件18，该层元件18耦合到IR发射器结构14的主辐射发射区域14-A。层元件18包括IR辐射偏转结构20，该IR辐射偏转结构20被布置为用于相对于IR发射器结构14的主辐射发射区域14-A的表面法线偏转IR发射器结构14的IR辐射发射特征。
与热(＝IR)辐射源10有关的结合图1a至图3b的上述评估同样适用于图4的辐射源10。
根据实施例，IR发射器结构14可以被形成为热发射器(＝IR源)，该热发射器包括由衬底14-3支撑的独立式膜14-2，其中独立式膜14-2包括导电段14-4，该导电段14-4可以布置在独立式膜14-2上或嵌入在该独立式膜14-2中。导电段14-4可以包括导电半导体材料，该导电半导体材料形成用于热发射器的电流路径。独立式膜14-2的导电段14-4可以包括重掺杂半导体层，该重掺杂半导体层可以包括多晶硅或单晶硅。独立式膜14-2的导电段14-4可以布置在衬底14-3中的腔体14-5上，其中独立式膜14-2可以覆盖衬底14-3中的腔体14-5。衬底14-3可以包括体半导体衬底和绝缘层14-6，其中绝缘层14-6形成衬底14-3的主表面区域14-A，独立式膜14-2附接到该主表面区域14-A上。
更进一步地，膜14-2可以包括竖直厚度或高度，该竖直厚度或高度基本上小于膜14-2在侧向延伸方向上的尺寸。某些元件的厚度(例如，膜结构、半导体衬底、加热结构、加热元件和气体吸收层的厚度)可能没有按比例绘制。
根据实施例，IR发射器结构14可以包括波长选择结构(IR滤光器)30，该波长选择结构被配置为提供中心波长为λ0的窄带IR辐射11，该窄带IR辐射11例如落入目标气体成分的吸收光谱中。
波长选择结构30可以被形成为IR滤光器，例如，具有FP滤光器堆叠(＝布拉格反射镜)或具有第一Fabry-Perot滤光器堆叠30-1和第二Fabry-Perot滤光器堆叠30-2的Fabry-Perot滤光器元件，第一Fabry-Perot滤光器堆叠30-1和第二Fabry-Perot滤光器堆叠30-2按插置有介电层30-3的相对的面对面配置来布置。
波长选择结构30还可以包括独立式膜14-2上的等离子体结构，其中该等离子体结构形成带通滤光器，该带通滤光器用于独立式膜在热发射器结构14的操作期间发射的IR辐射。等离子体结构30可以形成用于所发射的IR辐射的等离子体共振器。
根据实施例，热发射器结构10被形成为操作温度介于800℃与1100℃之间的MEMSIR发射器。
根据实施例，IR辐射源10可以被布置为用于将窄带IR辐射11倾斜发射到腔体12(图4中未示出)中，其中IR发射器结构14可以耦合到具有内壁元件的壳体16(图4未示出)，该内壁元件至少部分形成腔体12，并且其中IR辐射偏转结构20可以被布置为用于相对于面向IR发射器结构14的主辐射发射区域14-A的壁元件来偏转IR发射器结构14的IR辐射发射特征。
根据实施例，层元件18的辐射偏转结构20包括在层元件18的相对主表面区域18-1之间的多个导光元件22，其中导光元件22的定向相对于IR发射器结构14的主辐射发射区域14-A的表面法线有角度地偏移。
根据实施例，导光元件22被形成为由不透明中间层或反射中间层分开的倾斜透明通道，其中透明通道22-1和光学不透明中间层或反射中间层22-2以交替且相邻配置布置。
根据实施例，层元件18可以包括多个结构化子层26，该多个结构化子层26被布置为用于提供有角度偏移的导光元件22，其中这些子层平行于IR发射器结构14的主辐射发射区域14-A延伸。
图5示出了根据实施例的气体传感器(例如，PAS传感器)100的示意性横截面视图。在图5中，绘图平面与x-z平面平行。
气体传感器100包括根据上文所描述的实施例中的任一实施例的辐射源10，该辐射源10用于将窄带电磁辐射11倾斜地发射到腔体12中和/或用于倾斜地发射窄带IR辐射11。
与辐射源10有关的结合图1a至图1b、图2a至图2c、图3a至图3b和图4的上述评估同样适用于图5的辐射源10。
腔体12被布置为提供光学相互作用路径以用于使中心波长为λ0的窄带电磁辐射11在腔体12中与目标气体相互作用，其中腔体12例如通过进入开口32而对于包括目标气体成分的环境气体是可进入的。
气体传感器还包括辐射检测器34，该辐射检测器34被布置为基于已经穿过了光学相互作用路径和腔体12并被辐射检测器接收的窄带电磁辐射11的信号强度来提供检测器输出信号。
因此，气体传感器100可以被形成为MEMS气体传感器(MEMS＝微机电系统)，该MEMS气体传感器包括具有根据前述实施例中任一实施例的热发射器10的光声传感器34、以及声学换能器34(例如，MEMS麦克风)，其中热发射器10和声学换能器34被布置在相互测量腔体12内部。
如关于先前实施例所描述的，相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线N，使发射器结构14的经调整的辐射发射特征14-A偏转，例如不对中和/或畸变。因为光学辐射11相对于发射器结构14的主辐射发射区域14-1的表面法线N偏转，所发射的辐射11的基本部分或主要部分以锐角α(例如，介于10°与70°或20°与60°之间的冲击角度)撞击面向发射器的腔体壁16-1，并且因此被反射。因此，所发射的辐射11的基本部分可以在不同腔体壁16-1处多次反射，并且可以在腔体12中实现与目标气体成分的显着相互作用长度15(＝目标气体成分中的光学路径长度)。因为腔体12可以被形成为波导或反射壳体36，诸如在成形的结构壳体壁16-1(＝腔体壁)上的金属层之类的反射涂层可以借助于反射来引导所发射的辐射通过相互作用路径。
如图5所示，腔体12由壳体16的内壁元件16-1形成，其中层元件18包括辐射偏转结构20，该辐射偏转结构20用于相对于面向发射器结构14的主辐射发射区域14-A的内壁元件16-1偏转发射器结构14的辐射发射特征。内壁元件16-1可以包括平面表面，其中内壁元件16-1的表面法线和发射器结构14的主辐射发射区域14-A的表面法线可以被布置为彼此平行或基本彼此平行。腔体12可以为包围具有层元件18的发射器结构14的基本上封闭的腔体，其中腔体12可以包括至少一个进入开口32，环境气体(例如，环境空气)可以通过该进入开口32流入腔体。腔体12可以由壳体的内壁元件形成。
所发射的辐射11的特定波长可以被设置为待检测相应气体或气体组分，即，所谓的分析气体或目标气体。发射器结构14可以被配置为间歇地或周期性地发射热辐射11。因而，测量腔体12内部的环境气体(包括目标气体)吸收间歇地发射的热辐射，因此，作为对所发射的热辐射的反应，气体间歇性或周期性地加热和冷却。因为所发射的辐射的基本部分可能在不同的腔体壁处多次反射，并且可能在腔体12中实现与目标气体成分的显着相互作用长度(＝目标气体成分中的光学路径长度)。对测量腔体12内部的气体的这种吸收和相关加热和冷却可以导致腔体12内部的压力的交替增加和减小。这些压力变化可以通过声学换能器(例如，MEMS麦克风)来检测。气体对所发射的热辐射的吸收量以及腔体12内部的相关压力变化可以取决于腔体内部的气体种类，并且可以随相应目标气体及其浓度而发生变化。每种目标气体可以包括特征吸收光谱，即，它可以响应于所发射的热辐射而引起特征压力变化。所述特征吸收光谱也可以称为气体特定指纹。因此，声学换能器可以记录可以是相应目标气体的特征的信号，从而使得声学换能器可以检测并标识相应目标气体。
对可以单独使用或与本文中所描述的特征和功能组合使用的其他实施例和方面进行描述。
根据实施例，一种用于将窄带电磁辐射倾斜地发射到腔体中的辐射源，包括：发射器结构，该发射器结构具有用于发射窄带电磁辐射的主辐射发射区域，其中发射器结构光学耦合到腔体；以及层元件，该层元件耦合到发射器结构的主辐射发射区域，其中层元件包括辐射偏转或畸变结构，该辐射偏转或畸变结构被配置为用于相对于发射器结构的主辐射发射区域的表面法线偏转发射器结构的辐射发射特征。
根据实施例，腔体由壳体的内壁元件形成，其中层元件包括辐射偏转结构，该辐射偏转结构用于相对于内壁元件偏转发射器结构的辐射发射特征，该内壁元件面向发射器结构的主辐射发射区域。
根据实施例，层元件的辐射偏转结构包括多个导光元件，其中导光元件的定向相对于发射器结构的主辐射发射区域的表面法线有角度地偏移。
根据实施例，导光元件被形成为由光学不透明中间层或反射中间层分开的倾斜透明通道，其中透明通道和光学不透明中间层或反射中间层以交替且相邻配置布置。
根据实施例，导光元件包括透明区域和不透明壁区域或反射壁区域，其中透明区域和不透明壁区域或反射壁区域以交替且相邻配置布置。
根据实施例，层元件包括多个结构化子层，该多个结构化子层被布置为用于提供有角度偏移的导光元件，其中子层平行于发射器结构的主辐射发射区域延伸。
根据实施例，导光元件相对于彼此以平行定向来布置。
根据实施例，导光元件包括相对于彼此的不同定向。
根据实施例，发射器结构包括LED元件、激光元件和/或红外源。
根据实施例，发射器结构包括红外源和波长选择结构，该波长选择结构被配置为用于提供窄带电磁辐射。
根据实施例，一种用于倾斜地发射窄带IR辐射的辐射源，包括：IR发射器结构，该IR发射器结构具有用于发射窄带IR辐射的主辐射发射区域；以及层元件，该层元件耦合到IR发射器结构的主辐射发射区域，其中层元件包括IR辐射偏转结构，该IR辐射偏转结构被布置为用于相对于IR发射器结构的主辐射发射区域的表面法线偏转IR发射器结构的IR辐射发射特征。
根据实施例，IR辐射源被布置为用于将窄带IR辐射倾斜地发射到腔体中，其中IR发射器结构耦合到壳体，该壳体具有内壁元件，该内壁元件至少部分地形成腔体，并且其中IR辐射偏转结构被布置为用于相对于壁元件偏转IR发射器结构的IR辐射发射特征，该壁元件面向IR发射器结构的主辐射发射区域。
根据实施例，层元件的辐射偏转结构包括在层元件的相对主表面区域之间的多个导光元件，其中导光元件的定向相对于IR发射器结构的主辐射发射区域的表面法线有角度地偏移。
根据实施例，导光元件被形成为由光学不透明中间层或反射中间层分开的倾斜透明通道，其中透明通道和光学不透明中间层或反射中间层以交替且相邻配置布置。
根据实施例，层元件包括多个结构化子层，该多个结构化子层被布置为用于提供有角度偏移的导光元件，其中子层平行于IR发射器结构的主辐射发射区域延伸。
根据实施例，IR发射器结构包括红外源和波长选择结构，该波长选择结构被配置为用于提供窄带IR辐射。
根据实施例，层元件的厚度包括由发射器结构发射的IR辐射的波长的四分之一的整数倍。
根据实施例，一种气体传感器，包括：根据前述实施例中的任一个实施例的辐射源，用于将窄带电磁辐射倾斜地发射到腔体中，其中腔体被布置为用于提供光学相互作用路径，以用于使具有中心波长的窄带电磁辐射在腔体中与目标气体相互作用，其中腔体对于包括目标气体成分的环境气体是可进入的；以及辐射检测器，该辐射检测器被布置为基于已经穿过光学相互作用路径和腔体、并被辐射检测器接收的窄带电磁辐射的信号强度，来提供检测器输出信号。
尽管在装置的上下文中已经把一些方面描述为特征，但是显而易见的是，这样的描述还可以被认为是对方法的对应特征的描述。尽管在方法的上下文中已经把一些方面描述为特征，但是显而易见的是，这样的描述还可以被认为是对关于装置的功能的对应特征的描述。
在前面具体实施方式中，可以看出，为了简化本公开，在各个示例中，各种特征被分组在一起。本公开的方法不应被解释为反映了以下意图：所要求保护的示例需要的特征比每个权利要求中所明确叙述的特征更多。相反，如以下权利要求所反映的，主题可能在于比单个公开实施例的所有特征要少的特征。因此，以下权利要求由此并入具体实施方式中，其中每个权利要求可以作为单独示例而独立存在。虽然每个权利要求可以单独作为一个单独示例，但是应当指出，尽管从属权利要求在权利要求中可以是指与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例还可以包括从属权利要求与每个其他从属权利要求的主题的组合、或每个特征与其他从属权利要求或独立权利要求的组合。除非指出不旨在特定组合，否则本文中提出了这样的组合。更进一步地，意图是即使权利要求没有直接从属于独立权利要求，也将该权利要求的特征包括到任何其他独立权利要求。
尽管本文中已经对特定实施例进行了说明和描述，但是本领域的普通技术人员应当领会，在没有背离本实施例的范围的前提下，多种备选实现方式和/或等同实现方式可以代替所示出和描述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文中所讨论的特定实施例的任何改编或变型。因此，意图是使实施例仅受权利要求及其等同物的限制。

Claims (18)

1.一种用于将窄带电磁辐射(11)倾斜地发射到腔体(12)中的辐射源(10)，包括：
发射器结构(14)，具有用于发射所述窄带电磁辐射(11)的主辐射发射区域(14-1)，其中所述发射器结构(14)光学耦合到所述腔体(12)；以及
层元件(18)，耦合到所述发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)，其中所述层元件(18)包括辐射偏转结构(20)，所述辐射偏转结构(20)被配置为用于相对于所述发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)的表面法线(N)偏转所述发射器结构(14)的辐射发射特征。
2.根据权利要求1所述的辐射源(10)，其中所述腔体(12)由壳体(16)的内壁元件(16-1)形成，其中所述层元件(18)包括所述辐射偏转结构(20)，所述辐射偏转结构(20)用于相对于所述内壁元件(16-1)偏转所述发射器结构(14)的所述辐射发射特征，所述内壁元件(16-1)面向所述发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)。
3.根据权利要求1或2所述的辐射源(10)，其中所述层元件(18)的所述辐射偏转结构(20)包括多个导光元件(22)，其中所述导光元件(22)的定向相对于所述发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)的表面法线有角度地偏移。
4.根据权利要求3所述的辐射源(10)，其中所述导光元件(22)被形成为由光学不透明中间层或反射中间层(24)分开的倾斜透明通道(23)，其中所述透明通道(23)和所述光学不透明中间层或反射中间层(24)以交替且相邻配置布置。
5.根据权利要求3或4所述的辐射源(10)，其中所述导光元件(22)包括透明区域(23)和不透明壁区域或反射壁区域(25)，其中所述透明区域(23)和所述不透明壁区域或反射壁区域(25)以交替且相邻配置布置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源(10)，其中所述层元件(18)包括多个结构化子层(18-1、…、18-n)，所述多个结构化子层(18-1、…、18-n)被布置为用于提供有角度偏移的所述导光元件(22)，其中所述子层(18-1、…、18-n)平行于所述发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)延伸。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的辐射源(10)，其中所述导光元件(22)相对于彼此以平行定向来布置。
8.根据权利要求3至6中任一项所述的辐射源(10)，其中所述导光元件(22)包括相对于彼此的不同定向。
9.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源(10)，其中所述发射器结构(14)包括LED元件、激光元件和/或红外源。
10.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源(10)，其中所述发射器结构(14)包括红外源和波长选择结构(30)，所述波长选择结构(30)被配置为用于提供所述窄带电磁辐射(11)。
11.一种用于倾斜地发射窄带IR辐射(11)的辐射源(10)，包括：
IR发射器结构(14)，具有用于发射窄带IR辐射(11)的主辐射发射区域(14-1)；以及
层元件(18)，耦合到所述IR发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)，其中所述层元件(18)包括IR辐射偏转结构(20)，所述IR辐射偏转结构(20)被布置为用于相对于所述IR发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)的表面法线偏转所述IR发射器结构(14)的IR辐射发射特征。
12.根据权利要求11所述的辐射源(10)，其中所述IR辐射源(10)被布置为用于将窄带IR辐射(11)倾斜地发射到腔体(12)中，其中所述IR发射器结构(14)耦合到壳体(16)，所述壳体(16)具有内壁元件(16-1)，所述内壁元件(16-1)至少部分地形成所述腔体(12)，并且其中所述IR辐射偏转结构(20)被布置为用于相对于所述壁元件(16-1)偏转所述IR发射器结构(14)的所述IR辐射发射特征，所述壁元件(16-1)面向所述IR发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)。
13.根据权利要求11或12所述的辐射源(10)，其中所述层元件(18)的所述辐射偏转结构(20)包括在所述层元件(18-1)的相对主表面区域(18-1)之间的多个导光元件(22)，其中所述导光元件(22)的定向相对于所述IR发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)的表面法线有角度地偏移。
14.根据权利要求13所述的辐射源(10)，其中所述导光元件(22)被形成为由光学不透明中间层或反射中间层分开的倾斜透明通道，其中所述透明通道(22-1)和所述光学不透明中间层或反射中间层(22-2)以交替且相邻配置布置。
15.根据权利要求13或14所述的辐射源(10)，其中所述层元件(18)包括多个结构化子层(26)，所述多个结构化子层被布置为用于提供有角度偏移的所述导光元件(22)，其中所述子层平行于所述IR发射器结构(14)的所述主辐射发射区域(14-1)延伸。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的辐射源(10)，其中所述IR发射器结构(14)包括红外源和波长选择结构，所述波长选择结构被配置为用于提供所述窄带IR辐射(11)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源(10)，其中所述层元件(18)的厚度(d18)包括由所述发射器结构(14)所发射的所述IR辐射的波长的四分之一的整数倍。
18.一种气体传感器(100)，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的辐射源(10)，用于将窄带电磁辐射(11)倾斜地发射到腔体(12)中；
其中所述腔体(12)被布置为用于提供光学相互作用路径，以用于使中心波长为λ0的所述窄带电磁辐射(11)在所述腔体(12)中与目标气体相互作用，其中所述腔体(12)对于包括所述目标气体成分的环境气体是可进入的；以及
辐射检测器，被布置为基于已经穿过所述光学相互作用路径和所述腔体(12)、并被所述辐射检测器接收的所述窄带电磁辐射(11)的信号强度，来提供检测器输出信号。
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KR100576541B1 (ko) * 2005-06-16 2006-05-03 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동
DE102010032041A1 (de) * 2010-07-23 2012-01-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Bauelemnenten
DE102013100888A1 (de) * 2013-01-29 2014-07-31 Schott Ag Licht-Konzentrator oder -Verteiler
JP5851535B2 (ja) * 2014-01-27 2016-02-03 オリンパス株式会社 表示装置
FR3019653B1 (fr) * 2014-04-08 2016-05-13 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection a resonateur acoustique differentiel de type helmholtz
DE102015100329A1 (de) * 2015-01-12 2016-07-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
FR3061553B1 (fr) * 2017-01-02 2020-07-24 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection de gaz ou de particules et procede de fabrication d'un tel dispositif

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