JPH10294165A - Infrared ray source and gas concentration detector using the same - Google Patents

Infrared ray source and gas concentration detector using the same

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JPH10294165A
JPH10294165A JP10123497A JP10123497A JPH10294165A JP H10294165 A JPH10294165 A JP H10294165A JP 10123497 A JP10123497 A JP 10123497A JP 10123497 A JP10123497 A JP 10123497A JP H10294165 A JPH10294165 A JP H10294165A
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infrared light
filament
light source
infrared
silicon substrate
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Yoshiaki Honda
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared ray source having wavelength selectivity such that necessary wavelengths are selectively taken out of emitted infrared rays without use of an expensive infrared filter. SOLUTION: An infrared ray source includes a silicon substrate 1, a filament 2 formed on the silicon substrate 1 by a microbridge, and an electrode 4 for passing current to the filament 2. In this case, when the wavelength of an infrared ray to be radiated is λ, a multilayered reflecting film 6 formed by laminating thin films of different refractive indexes, each with a film thickness that is an integer multiple of λ/4, is provided below the filament 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板上に
マイクロブリッジ形状のフィラメントを有する赤外線光
源に関するものである。
The present invention relates to an infrared light source having a microbridge-shaped filament on a silicon substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の赤外線光源の上面図及びA−A断
面図を図9に示す。1はシリコン基板であり、基板面上
にフィラメント2と、フィラメント2を設置する台座3
と、フィラメント2に電流を流すための電極4と、掘込
み孔5とが形成されている。台座3及び掘込み孔5の形
成には、シリコン基板1表面もしくは裏面からウエット
エッチングにより台座3を選択的に残すようにして掘込
み孔5を掘抜き形成する。なお、台座3に形成されたフ
ィラメント2は、シリコン単結晶、ポリシリコン及び金
属膜などの抵抗体が用いられる。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a top view and a sectional view taken on line AA of a conventional infrared light source. Reference numeral 1 denotes a silicon substrate, a filament 2 on a substrate surface, and a pedestal 3 on which the filament 2 is placed.
In addition, an electrode 4 for passing a current through the filament 2 and a dug hole 5 are formed. In forming the pedestal 3 and the digging hole 5, the digging hole 5 is digged and formed by selectively etching the pedestal 3 from the front surface or the back surface of the silicon substrate 1 by wet etching. As the filament 2 formed on the pedestal 3, a resistor such as silicon single crystal, polysilicon, or a metal film is used.

【0003】このような赤外線光源では、2つの電極4
間に電流を流し、フィラメント2を発熱させることによ
り赤外線を放射させる。
In such an infrared light source, two electrodes 4
An electric current is passed between them to cause the filament 2 to generate heat, thereby emitting infrared rays.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成の赤外線光源では、赤外線出力は黒体放射のみで
あるため、放射される赤外線の波長は1μmから10数
μmまで広がっているが、その広がりを制御するために
は高価な赤外線フィルタを用いる必要があった。
However, in the infrared light source having the above-described structure, the infrared output is only blackbody radiation, so that the wavelength of the emitted infrared light is widened from 1 μm to more than 10 μm. To control the spread, it was necessary to use an expensive infrared filter.

【0005】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、高価な赤外線フィル
タを用いることなく、放射される赤外線に対して必要と
する波長を選択的に取り出す波長選択性を有する赤外線
光源を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to selectively use a wavelength required for emitted infrared rays without using an expensive infrared filter. Another object of the present invention is to provide an infrared light source having wavelength selectivity to be extracted.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
シリコン基板と、該シリコン基板にマイクロブリッジに
より形成されるフィラメントと、該フィラメントに電流
を流すための電極とを備えた赤外線光源において、放射
させようとする赤外線の波長をλとした際、λ/4の整
数倍の膜厚を持つ屈折率の異なる薄膜を積層した多層反
射膜を前記フィラメント下方に設けるようにしたもので
ある。
According to the first aspect of the present invention,
In an infrared light source including a silicon substrate, a filament formed by a microbridge on the silicon substrate, and an electrode for flowing a current through the filament, when the wavelength of infrared light to be emitted is λ, A multilayer reflective film in which thin films having a thickness of an integral multiple of 4 and different in refractive index are stacked is provided below the filament.

【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の赤
外線光源において、前記フィラメント下方の前記多層反
射膜の形状を前記フィラメントに対して凹状になるよう
にしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the infrared light source according to the first aspect, the shape of the multilayer reflection film below the filament is concave with respect to the filament.

【0008】請求項3記載の発明は、請求項1記載の赤
外線光源において、前記多層反射膜にレンズを付加する
ようにしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the infrared light source according to the first aspect, a lens is added to the multilayer reflective film.

【0009】請求項4記載の発明は、シリコン基板と、
該シリコン基板にマイクロブリッジにより形成されるフ
ィラメントと、該フィラメントに電流を流すための電極
とを備えた赤外線光源において、放射させようとする赤
外線の波長をλとした際、前記フィラメント下方のシリ
コン基板にλ/4の整数倍径の微小孔を複数施すように
したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a silicon substrate is provided.
In an infrared light source including a filament formed by a microbridge on the silicon substrate and an electrode for flowing a current to the filament, when the wavelength of infrared light to be emitted is λ, the silicon substrate below the filament is Are provided with a plurality of micropores having an integral multiple of λ / 4.

【0010】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項4記載の赤外線光源において、前記フィラメント上部
に赤外線を反射する反射膜を設けるようにしたものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the infrared light source according to any one of the first to fourth aspects, a reflective film for reflecting infrared light is provided on the filament.

【0011】請求項6記載の発明は、請求項5記載の赤
外線光源において、前記フィラメントと前記反射膜との
間にλ/4の整数倍の膜厚を有する薄膜を介在させるよ
うにしたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the infrared light source of the fifth aspect, a thin film having a thickness of an integral multiple of λ / 4 is interposed between the filament and the reflection film. is there.

【0012】請求項7記載の発明は、請求項5又は請求
項6記載の赤外線光源において、前記フィラメント下方
と前記多層反射膜との間隔がλ/4の整数倍となるよう
にしたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the infrared light source according to the fifth or sixth aspect, an interval between the lower portion of the filament and the multilayer reflective film is an integral multiple of λ / 4. .

【0013】請求項8記載の発明は、濃度を検出したい
ガスを封入するガス封入部と、封入されたガスに吸収さ
れやすい波長を有する第1の赤外線と吸収されにくい波
長を有する第2の赤外線とを照射する検出用赤外線光源
と、封入されたガスを透過した第1の赤外線の出力と第
2の赤外線の出力との比から封入されたガスの濃度を検
出する検出部とからなるガス濃度検出器において、前記
検出用赤外線光源として請求項1乃至請求項7記載の赤
外線光源を用いるようにしたものである。
The invention according to claim 8 is a gas filling section for filling a gas whose concentration is to be detected, a first infrared ray having a wavelength easily absorbed by the sealed gas, and a second infrared ray having a wavelength hardly absorbed by the gas. And a detection unit for detecting the concentration of the sealed gas from the ratio of the output of the first infrared light and the output of the second infrared light that have passed through the sealed gas. In the detector, the infrared light source according to any one of claims 1 to 7 is used as the infrared light source for detection.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係る赤外線光源の断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an infrared light source according to an embodiment of the present invention.

【0015】1はシリコン基板であり、基板面上にフィ
ラメント2と、フィラメント2を設置する台座3と、フ
ィラメント2に電流を流すための電極4と、掘込み孔5
とが形成されている。台座3及び掘込み孔5の形成に
は、シリコン基板1表面もしくは裏面からウエットエッ
チングにより台座3を選択的に残すようにして掘込み孔
5を掘抜き形成する。なお、台座3に形成されたフィラ
メント2には、シリコン単結晶、ポリシリコン及び金属
膜などの抵抗体を用いる。
Reference numeral 1 denotes a silicon substrate, which includes a filament 2 on a substrate surface, a pedestal 3 on which the filament 2 is placed, an electrode 4 for supplying a current to the filament 2, and a digging hole 5
Are formed. In forming the pedestal 3 and the digging hole 5, the digging hole 5 is digged and formed by selectively etching the pedestal 3 from the front surface or the back surface of the silicon substrate 1 by wet etching. The filament 2 formed on the pedestal 3 is made of a resistor such as silicon single crystal, polysilicon and a metal film.

【0016】エッチングにより施された掘込み孔5の下
方には多層反射膜6が付加されている。本実施形態にお
ける多層反射膜6とは、放射させたい赤外線の波長をλ
としたとき、λ/4の整数倍の膜厚を有する高屈折率材
と低屈折率材とを少なくとも一層ずつ交互に積層したも
のである。膜材としては、低屈折率材にSiO2等を用
い、高屈折率材にGe等を用いる。また、低屈折率材に
代えてλ/4の整数倍の厚みを有する空間を設けるよう
にしてもよい。
A multilayer reflective film 6 is added below the digging hole 5 formed by etching. The multilayer reflective film 6 in the present embodiment means that the wavelength of infrared light to be radiated is λ.
In this case, at least one high-refractive index material and a low-refractive index material having a thickness of an integral multiple of λ / 4 are alternately laminated. As the film material, SiO 2 or the like is used as the low refractive index material, and Ge or the like is used as the high refractive index material. Further, a space having a thickness of an integral multiple of λ / 4 may be provided in place of the low refractive index material.

【0017】なお、多層反射膜6をフィラメント2に付
設するようにしてもよい。次に、本実施形態の動作を説
明する。電極4に電流が流れるとフィラメント2が加熱
され、フィラメント2の温度に対応した赤外線が放射さ
れる。ここで、フィラメント2からは、赤外線が放出さ
れることになるが、多層反射膜6に入射した赤外線は、
λ/4の整数倍の膜厚を有する高屈折率材及び低屈折率
材内において反射・干渉しあい、赤外線光源下部から所
望の波長λを有する赤外線を選択的に放射することが可
能となる。
The multilayer reflective film 6 may be provided on the filament 2. Next, the operation of the present embodiment will be described. When a current flows through the electrode 4, the filament 2 is heated, and infrared rays corresponding to the temperature of the filament 2 are emitted. Here, infrared rays are emitted from the filament 2, but the infrared rays incident on the multilayer reflective film 6 are:
The high-refractive-index material and the low-refractive-index material having a thickness of an integral multiple of λ / 4 reflect and interfere with each other, so that an infrared ray having a desired wavelength λ can be selectively emitted from a lower portion of the infrared light source.

【0018】本実施形態によれば、多層反射膜6に入射
する赤外線を反射・干渉させることにより所望の波長を
有する赤外線を放射させることが可能となるので、高価
な赤外線フィルタを用いることなく、放射される赤外線
に対して必要とする波長を選択的に放射させることが可
能となる。
According to the present embodiment, infrared rays having a desired wavelength can be radiated by reflecting and interfering infrared rays incident on the multilayer reflection film 6, so that an expensive infrared filter is not used. It is possible to selectively radiate a required wavelength with respect to the emitted infrared light.

【0019】図2は、本発明の他の実施形態に係る赤外
線光源の断面図である。本実施形態では、図2に示した
赤外線光源において、多層反射膜6の形状をフィラメン
ト2に対して凹状に加工している。
FIG. 2 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the infrared light source shown in FIG. 2, the shape of the multilayer reflective film 6 is processed to be concave with respect to the filament 2.

【0020】多層反射膜6の形状を凹状に加工する方法
として、多層反射膜6を堆積する前に予めシリコン基板
1裏面を凸状にドライエッチング等により加工してお
く。そして、多層反射膜6を堆積させ、シリコン基板1
表面からエッチングにより掘込み孔5を形成する際に凸
状に形成したシリコン基板1を除去することでフィラメ
ント2に対して凹状の多層反射膜6を形成する。
As a method of processing the multilayer reflective film 6 into a concave shape, the back surface of the silicon substrate 1 is processed in a convex shape by dry etching or the like before depositing the multilayer reflective film 6. Then, a multilayer reflective film 6 is deposited, and the silicon substrate 1
By removing the silicon substrate 1 formed in a convex shape when forming the digging hole 5 from the surface by etching, a multilayer reflective film 6 having a concave shape with respect to the filament 2 is formed.

【0021】本実施形態によれば、凹状の多層反射膜6
を透過する赤外線を偏向させ平行光とすることが可能と
なるので、フィラメント2からシリコン基板1裏面側に
放射された赤外線はほぼ平行光としてシリコン基板1か
ら放射させることができる。
According to this embodiment, the concave multilayer reflective film 6
It is possible to deflect the infrared light transmitted through the substrate 2 into parallel light, so that the infrared light emitted from the filament 2 to the back side of the silicon substrate 1 can be emitted from the silicon substrate 1 as substantially parallel light.

【0022】図3は、本発明の他の実施形態に係る赤外
線光源の断面図である。本実施形態では、図1で示した
赤外線光源の多層反射膜6にレンズ7を付加し、レンズ
7によってシリコン基板1の裏面に放射される赤外線を
偏光させる。なお、レンズ7としてフレネルレンズを用
いることで、レンズ7の厚みを薄くすることができ、赤
外線光源のサイズをコンパクトにすることが可能とな
る。
FIG. 3 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, a lens 7 is added to the multilayer reflection film 6 of the infrared light source shown in FIG. By using a Fresnel lens as the lens 7, the thickness of the lens 7 can be reduced, and the size of the infrared light source can be reduced.

【0023】本実施形態によれば、レンズ7の焦点距離
を制御することにより、シリコン基板1下面に放射され
る赤外線を平行光として放射させたり、集光させること
で高出力の赤外線を得ることが可能となる。
According to the present embodiment, by controlling the focal length of the lens 7, the infrared rays radiated on the lower surface of the silicon substrate 1 are radiated as parallel light, or high-intensity infrared rays are obtained by condensing. Becomes possible.

【0024】図4は、本発明の他の実施形態に係る赤外
線光源の断面図である。本実施形態では、図1で示した
赤外線光源の多層反射膜6に代えて、シリコン基板1の
下方にλ/4の整数倍の径を有する微小孔8を複数個形
成した構成となっている。
FIG. 4 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of micropores 8 having a diameter of an integral multiple of λ / 4 are formed below the silicon substrate 1 instead of the multilayer reflective film 6 of the infrared light source shown in FIG. .

【0025】本実施形態によれば、λ/4径の微小孔8
をフィラメント2下方に複数個形成することにより、微
小孔8を通り抜ける赤外線が互いに干渉するため、フィ
ルタ機能により赤外線光源下部より波長λの赤外線を出
力させることが可能となる。
According to this embodiment, the minute holes 8 having a diameter of λ / 4
Is formed below the filament 2, the infrared rays passing through the minute holes 8 interfere with each other, so that it is possible to output infrared rays of wavelength λ from the lower part of the infrared light source by the filter function.

【0026】図5は、本発明の他の実施形態に係る赤外
線光源の断面図である。本実施形態では、図1に示した
赤外線光源のフィラメント2上部に赤外線を反射する反
射膜9を付加した構成となっている。なお、反射膜9の
部材としては、金等の赤外線を反射するものであればよ
い。
FIG. 5 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a reflection film 9 for reflecting infrared rays is added to the upper part of the filament 2 of the infrared light source shown in FIG. The member of the reflection film 9 may be any member that reflects infrared rays, such as gold.

【0027】本実施形態によれば、赤外線を反射する反
射膜9をフィラメント2上部に付加することにより、フ
ィラメント2上方に放射されていた赤外線がフィラメン
ト2下方に反射されるようになるので、多層反射膜6に
入射する赤外線の量を増加させることが可能となる。
According to the present embodiment, by adding the reflection film 9 for reflecting infrared rays to the upper portion of the filament 2, the infrared ray radiated above the filament 2 is reflected below the filament 2, so that the multilayer film is formed. It is possible to increase the amount of infrared light incident on the reflection film 6.

【0028】図6は、本発明の他の実施形態に係る赤外
線光源の断面図である。本実施形態では、図5に示した
赤外線光源のフィラメント2と反射膜9との間にλ/4
の整数倍の膜厚を有する薄膜10を付加したものであ
る。ここで用いる薄膜10の部材としては、酸化膜や窒
化膜、酸化窒化膜等が考えられる。なお、フィラメント
2と反射膜9との間にλ/4の整数倍の膜厚を有する空
間を設けるようにしてもよい。
FIG. 6 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, λ / 4 is placed between the filament 2 and the reflection film 9 of the infrared light source shown in FIG.
In this case, a thin film 10 having an integral multiple of the film thickness is added. As a member of the thin film 10 used here, an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, or the like can be considered. Note that a space having a thickness of an integral multiple of λ / 4 may be provided between the filament 2 and the reflection film 9.

【0029】本実施形態によれば、フィラメント2上方
に放射されていた赤外線がフィラメント2下方に反射さ
れる際、λ/4の整数倍の膜厚を有する薄膜10を透過
するので、フィラメント2の上部から放射される赤外線
に対しても波長選択性を導入することができ、より狭い
帯域を持った赤外線光源を赤外線光源下部から放射する
ことが可能となる。
According to the present embodiment, when the infrared rays radiated above the filament 2 are reflected below the filament 2, they pass through the thin film 10 having a thickness of an integral multiple of λ / 4. It is also possible to introduce wavelength selectivity for infrared rays emitted from the upper part, and it is possible to emit an infrared light source having a narrower band from the lower part of the infrared light source.

【0030】図7は、本発明の他の実施形態に係る赤外
線光源の断面図である。本実施形態では、図6に示した
赤外線光源において、フィラメント2下部と多層反射膜
6との間隔がλ/4の整数倍となるようにしている。
FIG. 7 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the infrared light source shown in FIG. 6, the interval between the lower portion of the filament 2 and the multilayer reflective film 6 is set to be an integral multiple of λ / 4.

【0031】本実施形態によれば、多層反射膜6と反射
膜9との間隔をλ/4の整数倍とすることで共振構造を
得ることができ、所望の波長λのみが特に強められ、狭
帯域の赤外線を得ることができる。
According to the present embodiment, the resonance structure can be obtained by setting the interval between the multilayer reflective film 6 and the reflective film 9 to be an integral multiple of λ / 4, and only the desired wavelength λ is particularly enhanced. Narrow band infrared light can be obtained.

【0032】図8は、本発明の赤外線光源を用いたガス
濃度検出器の概略構成図である。11はガス封入部であ
り、濃度を検出したいガスを封入するものである。12
は検出用赤外線光源であり、上述の波長選択性を有する
赤外線光源を用いて、ガス封入部11に封入されたガス
に吸収されやすい波長を有する第1の赤外線と吸収され
にくい波長を有する第2の赤外線とを照射する。13は
検出部であり、封入されたガスを透過した第1の赤外線
の出力と第2の赤外線の出力との比から封入されたガス
の濃度を検出する。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a gas concentration detector using the infrared light source of the present invention. Reference numeral 11 denotes a gas filling section for filling a gas whose concentration is to be detected. 12
Is an infrared light source for detection, using an infrared light source having the above-described wavelength selectivity, using a first infrared ray having a wavelength easily absorbed by the gas sealed in the gas sealing portion 11 and a second infrared ray having a wavelength hardly absorbed by the gas sealed portion 11. Irradiates with infrared. A detection unit 13 detects the concentration of the sealed gas from the ratio of the output of the first infrared ray and the output of the second infrared ray that have passed through the sealed gas.

【0033】なお、検出用赤外線光源12を2つ用意
し、一方から第1の赤外線を、もう一方から第2の赤外
線を出力するようにしてもよい。
Note that two detection infrared light sources 12 may be prepared, and one may output the first infrared light and the other may output the second infrared light.

【0034】次に、本実施形態の動作について説明す
る。まず、ガス封入部11に対し、検出用赤外線光源1
2から交互に第1の赤外線及び第2の赤外線を放射す
る。そして、放射された赤外線を検出部13において検
出し、第1の赤外線の出力と第2の赤外線の出力との比
から赤外線がどの程度吸収されているかを調べ、これに
より封入されているガスの濃度を出力する。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, the detection infrared light source 1 is
2 alternately emits a first infrared ray and a second infrared ray. Then, the emitted infrared light is detected by the detection unit 13, and it is checked how much the infrared light is absorbed from the ratio of the output of the first infrared light to the output of the second infrared light. Output the density.

【0035】本実施形態のような構成のガス濃度検出器
では、第1の赤外線の出力と第2の赤外線の出力との比
からガス濃度を計測するので、時間の経過とともに発生
する赤外線の特性変化や放射部における汚れによる出力
変化等の経時変化に伴う誤差を小さくすることが可能と
なる。
In the gas concentration detector constructed as in the present embodiment, the gas concentration is measured from the ratio between the output of the first infrared ray and the output of the second infrared ray. It is possible to reduce an error due to a change with time such as a change or an output change due to contamination in the radiation section.

【0036】本実施形態によれば、高価な赤外線フィル
タを用いることなく、封入したガスに所望の波長を有す
る赤外線を放射することができるので、安価なガス濃度
検出器を構成することが可能となる。
According to this embodiment, it is possible to radiate infrared light having a desired wavelength into the enclosed gas without using an expensive infrared filter, so that an inexpensive gas concentration detector can be constructed. Become.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明にあ
っては、シリコン基板と、シリコン基板にマイクロブリ
ッジにより形成されるフィラメントと、フィラメントに
電流を流すための電極とを備えた赤外線光源において、
放射させようとする赤外線の波長をλとした際、λ/4
の整数倍の膜厚を持つ屈折率の異なる薄膜を積層した多
層反射膜をフィラメント下方に設けるようにしたので、
多層反射膜に入射する赤外線を反射・干渉させることに
より所望の波長を有する赤外線を放射させることが可能
となり、高価な赤外線フィルタを用いることなく、放射
される赤外線に対して必要とする波長を選択的に取り出
す波長選択性を有する赤外線光源を提供することができ
た。
As described above, according to the first aspect of the present invention, an infrared ray provided with a silicon substrate, a filament formed by a microbridge on the silicon substrate, and an electrode for flowing a current to the filament. In the light source,
When the wavelength of the infrared light to be emitted is λ, λ / 4
Since a multilayer reflective film in which thin films having different refractive indices having a thickness of an integral multiple of
By reflecting and interfering infrared light incident on the multilayer reflective film, it is possible to emit infrared light having a desired wavelength, and it is possible to select the required wavelength for the emitted infrared light without using an expensive infrared filter. An infrared light source having a wavelength selectivity that can be selectively extracted can be provided.

【0038】請求項2記載の発明にあっては、請求項1
記載の発明において、フィラメント下方の多層反射膜の
形状をフィラメントに対して凹状になるようにしたの
で、凹状の多層反射膜を透過する赤外線を偏向させ平行
光とすることが可能となり、フィラメントからシリコン
基板裏面側に放射された赤外線はほぼ平行光としてシリ
コン基板から放射させることができる。
According to the second aspect of the present invention, there is provided the first aspect.
In the described invention, since the shape of the multilayer reflective film below the filament is made concave with respect to the filament, it becomes possible to deflect the infrared light transmitted through the concave multilayer reflective film to be parallel light, and from the filament to silicon. Infrared light emitted to the back side of the substrate can be emitted from the silicon substrate as substantially parallel light.

【0039】請求項3記載の発明にあっては、請求項1
記載の発明において、多層反射膜にレンズを付加するよ
うにしたので、レンズの焦点距離を制御することによ
り、シリコン基板下面に放射される赤外線を平行光とし
て放射させたり、集光させることで高出力の赤外線を得
ることが可能となる。
In the invention according to claim 3, claim 1 is
In the described invention, since a lens is added to the multilayer reflective film, the focal length of the lens is controlled so that infrared rays radiated on the lower surface of the silicon substrate are emitted as parallel light or condensed, thereby enhancing the efficiency. It becomes possible to obtain an output infrared ray.

【0040】請求項4記載の発明にあっては、シリコン
基板と、シリコン基板にマイクロブリッジにより形成さ
れるフィラメントと、フィラメントに電流を流すための
電極とを備えた赤外線光源において、放射させようとす
る赤外線の波長をλとした際、フィラメント下方のシリ
コン基板にλ/4の整数倍径の微小孔を複数施すように
したので、微小孔を通り抜ける赤外線が互いに干渉し、
所望の波長λ付近の波長を有する赤外線のみが微小孔を
通り抜けるため、赤外線光源下部より波長λの赤外線を
出力させることが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, an infrared light source including a silicon substrate, a filament formed by a microbridge on the silicon substrate, and an electrode for flowing a current to the filament is intended to emit light. When the wavelength of the infrared light to be emitted is λ, a plurality of micropores having an integral multiple of λ / 4 is provided on the silicon substrate below the filament, so that the infrared rays passing through the micropores interfere with each other,
Since only infrared light having a wavelength near the desired wavelength λ passes through the micropores, it is possible to output infrared light of wavelength λ from below the infrared light source.

【0041】請求項5記載の発明にあっては、請求項1
乃至請求項4記載の発明において、フィラメント上部に
赤外線を反射する反射膜を設けるようにしたので、フィ
ラメント上方に放射されていた赤外線がフィラメント下
方に反射されるようになり、多層反射膜に入射する赤外
線の量を増加させることが可能となる。
In the invention according to claim 5, claim 1 is
According to the present invention, the reflection film for reflecting infrared rays is provided on the filament, so that the infrared rays radiated above the filament are reflected below the filament and enter the multilayer reflection film. It is possible to increase the amount of infrared light.

【0042】請求項6記載の発明にあっては、請求項5
記載の発明において、フィラメントと反射膜との間にλ
/4の整数倍の膜厚を有する薄膜を介在させるようにし
たので、フィラメント上方に放射されていた赤外線がフ
ィラメント下方に反射される際、λ/4の整数倍の膜厚
を有する薄膜を透過するため、フィラメントの上部から
放射される赤外線に対しても波長選択性を導入すること
ができ、より狭い帯域を持った赤外線光源を赤外線光源
下部から放射することが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, there is provided the fifth aspect.
In the described invention, λ is set between the filament and the reflective film.
Since the thin film having a thickness of an integral multiple of / 4 is interposed, when the infrared ray radiated above the filament is reflected below the filament, it passes through the thin film having a thickness of an integral multiple of λ / 4. Therefore, it is possible to introduce wavelength selectivity to infrared rays emitted from the upper part of the filament, and to emit an infrared light source having a narrower band from the lower part of the infrared light source.

【0043】請求項7記載の発明にあっては、請求項5
又は請求項6記載の発明において、フィラメント下方と
多層反射膜との間隔がλ/4の整数倍となるようにした
ので、多層反射膜と反射膜との間に共振構造を得ること
ができ、所望の波長λのみが特に強められ、狭帯域の赤
外線を得ることができる。
In the invention according to claim 7, claim 5
Alternatively, in the invention according to claim 6, the interval between the lower part of the filament and the multilayer reflection film is set to be an integral multiple of λ / 4, so that a resonance structure can be obtained between the multilayer reflection film and the reflection film. Only the desired wavelength λ is particularly enhanced, and a narrow band infrared ray can be obtained.

【0044】請求項8記載の発明にあっては、濃度を検
出したいガスを封入するガス封入部と、封入されたガス
に吸収されやすい波長を有する第1の赤外線と吸収され
にくい波長を有する第2の赤外線とを照射する検出用赤
外線光源と、封入されたガスを透過した第1の赤外線の
出力と第2の赤外線の出力との比から封入されたガスの
濃度を検出する検出部とからなるガス濃度検出器におい
て、検出用赤外線光源として請求項1乃至請求項7記載
の赤外線光源を用いるようにしたので、高価な赤外線フ
ィルタを用いることなく、封入したガスに所望の波長を
有する赤外線を放射することが可能となり、安価なガス
濃度検出器を構成することができる。
According to the present invention, a gas filling portion for filling a gas whose concentration is to be detected, and a first infrared ray having a wavelength easily absorbed by the sealed gas and a second infrared ray having a wavelength hardly absorbed by the gas. (2) a detection infrared light source for irradiating infrared light of the second type and a detection unit for detecting the concentration of the sealed gas from the ratio of the output of the first infrared light and the output of the second infrared light transmitted through the sealed gas. In the gas concentration detector, the infrared light source according to any one of claims 1 to 7 is used as the infrared light source for detection, so that an infrared ray having a desired wavelength can be added to the enclosed gas without using an expensive infrared filter. It is possible to radiate, and an inexpensive gas concentration detector can be configured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る赤外線光源の断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view of an infrared light source according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施形態に係る赤外線光源の断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施形態に係る赤外線光源の断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施形態に係る赤外線光源の断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施形態に係る赤外線光源の断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施形態に係る赤外線光源の断面
図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施形態に係る赤外線光源の断面
図である。
FIG. 7 is a sectional view of an infrared light source according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の赤外線光源を用いたガス濃度検出器の
概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a gas concentration detector using the infrared light source of the present invention.

【図9】従来の赤外線光源の上面図及びA−A断面図で
ある。
FIG. 9 is a top view and an AA cross-sectional view of a conventional infrared light source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 フィラメント 3 台座 4 電極 5 掘込み孔 6 多層反射膜 7 レンズ 8 微小孔 9 反射膜 10 薄膜 11 ガス封入部 12 検出用赤外線光源 13 検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Filament 3 Pedestal 4 Electrode 5 Drilled hole 6 Multilayer reflective film 7 Lens 8 Micro hole 9 Reflective film 10 Thin film 11 Gas filling part 12 Detection infrared light source 13 Detecting part

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板と、該シリコン基板にマイ
クロブリッジにより形成されるフィラメントと、該フィ
ラメントに電流を流すための電極とを備えた赤外線光源
において、放射させようとする赤外線の波長をλとした
際、λ/4の整数倍の膜厚を持つ屈折率の異なる薄膜を
積層した多層反射膜を前記フィラメント下方に設けるよ
うにしたことを特徴とする赤外線光源。
1. An infrared light source including a silicon substrate, a filament formed by a microbridge on the silicon substrate, and an electrode for flowing a current to the filament, wherein the wavelength of infrared light to be emitted is λ. In this case, a multilayer reflective film in which thin films having different thicknesses and having a refractive index that is an integral multiple of λ / 4 is laminated is provided below the filament.
【請求項2】 前記フィラメント下方の前記多層反射膜
の形状を前記フィラメントに対して凹状になるようにし
たことを特徴とする請求項1記載の赤外線光源。
2. The infrared light source according to claim 1, wherein the shape of the multilayer reflection film below the filament is concave with respect to the filament.
【請求項3】 前記多層反射膜にレンズを付加するよう
にしたことを特徴とする請求項1記載の赤外線光源。
3. The infrared light source according to claim 1, wherein a lens is added to said multilayer reflection film.
【請求項4】 シリコン基板と、該シリコン基板にマイ
クロブリッジにより形成されるフィラメントと、該フィ
ラメントに電流を流すための電極とを備えた赤外線光源
において、放射させようとする赤外線の波長をλとした
際、前記フィラメント下方のシリコン基板にλ/4の整
数倍径の微小孔を複数施すようにしたことを特徴とする
赤外線光源。
4. An infrared light source including a silicon substrate, a filament formed by a microbridge on the silicon substrate, and an electrode for flowing a current through the filament, wherein the wavelength of infrared light to be emitted is λ. In this case, a plurality of micropores having an integral multiple of λ / 4 are formed in the silicon substrate below the filament.
【請求項5】 前記フィラメント上部に赤外線を反射す
る反射膜を設けるようにしたことを特徴とする請求項1
乃至請求項4記載の赤外線光源。
5. The apparatus according to claim 1, wherein a reflection film for reflecting infrared rays is provided on the filament.
An infrared light source according to claim 4.
【請求項6】 前記フィラメントと前記反射膜との間に
λ/4の整数倍の膜厚を有する薄膜を介在させるように
したことを特徴とする請求項5記載の赤外線光源。
6. The infrared light source according to claim 5, wherein a thin film having a thickness of an integral multiple of λ / 4 is interposed between said filament and said reflection film.
【請求項7】 前記フィラメント下方と前記多層反射膜
との間隔がλ/4の整数倍となるようにしたことを特徴
とする請求項5又は請求項6記載の赤外線光源。
7. The infrared light source according to claim 5, wherein an interval between the lower part of the filament and the multilayer reflection film is set to an integral multiple of λ / 4.
【請求項8】 濃度を検出したいガスを封入するガス封
入部と、封入されたガスに吸収されやすい波長を有する
第1の赤外線と吸収されにくい波長を有する第2の赤外
線とを照射する検出用赤外線光源と、封入されたガスを
透過した第1の赤外線の出力と第2の赤外線の出力との
比から封入されたガスの濃度を検出する検出部とからな
るガス濃度検出器において、前記検出用赤外線光源とし
て請求項1乃至請求項7記載の赤外線光源を用いるよう
にしたことを特徴とするガス濃度検出器。
8. A gas filling section for filling a gas whose concentration is to be detected, and a detecting means for irradiating a first infrared ray having a wavelength easily absorbed by the sealed gas and a second infrared ray having a wavelength hardly absorbed by the enclosed gas. A gas concentration detector comprising: an infrared light source; and a detection unit that detects a concentration of the sealed gas from a ratio of an output of the first infrared light and a second infrared light transmitted through the sealed gas. 8. A gas concentration detector, wherein the infrared light source according to claim 1 is used as an infrared light source for use.
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