光，分為可見的和不可見的。我們最最熟悉的肯定是五彩斑斕的可見光，而緊挨它兩側的，是紫外和紅外兩大不可見光的重要勢力。今天咱們主要來說說這其中的紅外部分。

圖源：freep.cn

1800年，美國天文學家威廉·赫謝爾在研究太陽光譜各部位的效應時，使一支涂黑了的水銀溫度計受太陽連續(xù)光譜照射，發(fā)現(xiàn)在紅色那一端外水銀柱指示出較高的溫度，但是并沒有任何顏色。赫謝爾認為這種現(xiàn)象，是太陽光中一種“看不見的光”導致的。

1835年，法國科學家安培進一步證實了紅外輻射與可視光是同一種類型的光波（電磁波），并將它稱為“紅外線”。

而對于紅外的劃分，一直沒有一個統(tǒng)一的定義，目前常有兩種分法：

一種為：

近紅外波段：0.72 μm~1.5 μm

中紅外波段：1.5 μm~5.6 μm

遠紅外波段：5.6 μm~1000 μm

另一種為：

近紅外波段：0.76 μm ~25 μm

中紅外波段：25 μm ~30 μm

遠紅外波段：30 μm ~1000 μm

在紅外波段中，波長以μm 為單位，頻率用cm^-1，它表明在真空中1cm路程內所含波長的數(shù)目。在紅外光譜學中，通常用“波數(shù)”ū 這個參數(shù)來表證。

典型黑體輻射譜

典型紅外發(fā)射光源

紅外線和可見光一樣都是電磁波，因此也具有可見光的一般性質，如遵從反射和折射定律；存在著干涉、衍射和偏振及介質中的吸收和散射現(xiàn)象。由于電磁波具有波粒二象性，所以紅外線還以光子形式存在。

光的能量以光量子為單位，即普朗克（Planck）常數(shù)h=6.623*10^-34J?s。

紅外線和可見光一樣具有直線傳播特性，并服從可見光的反射、吸收、透射規(guī)律。

反射率：Pp/P=p；吸收率：Pa /P=a；透射率：Pτ /P=τ ∴ a + p+τ= 1

產(chǎn)生紅外線的機理與其它波長的電磁波是不同的，它也有著一系列自己的特性，這也是我們在紅外線應用中所必須熟知的前提：

# 需要紅外探測器才能顯示

由于人眼見不到紅外線，所以在研究與應用時，就必須要有對紅外線敏感的探測器，如利用其敏感效應而制造的各類熱敏感探測器，利用其電效應而制成的各類光電探測器等。

# 光化學作用較差

紅外線光子能量小，例如波長為100μｍ的紅外光子，其能量僅為可見光光子能量的1 /200。由于其光化學作用比可見光差，不能使普通相底上的溴化銀分子分解，所以普通照相膠片不易感光。紅外攝影底片是在感光乳劑中加入一定的特種材料，才能使紅外線感光。

# 熱效應顯著

與可見光相比熱效應顯著，如當手靠近白熾電燈時，皮膚有強烈的灼熱感，因白灼電燈光線中有大量紅外線；當手靠近日光燈時，則幾乎感覺不到熱的刺激，因其不含有紅外線。太陽光中約70％是紅外線，故太陽光溫暖。

# 易被一般物質所吸收

紅外線易被一般物質所吸收，穿透力也較弱。

典型紅外探測器和激光器

上面我們也提到了，紅外探測器可以分為兩類：

1）光電傳感器

2）熱傳感器

這里我們主要來說說光電傳感器。光電型紅外探測器是利用某些半導體材料，在紅外輻射的照射下產(chǎn)生光電效應，使材料的電學性質發(fā)生變化，通過測量電學性質的變化，可以確定紅外輻射的強弱。這類探測器靈敏度高，響應速度快，響應頻率高，但一般需在低溫下工作，探測波段也較窄。

根據(jù)光子探測器的工作原理一般可有如下分類：

# 外光電探測器

當光入射到某些金屬、金屬氧化物或半導體表面時，如果光子能量足夠大，能使其表面發(fā)射電子，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為光電子發(fā)射，屬于外光電效應。

光電管、光電倍增管都屬于這種類型的光子探測器。響應速度快，同時像光電倍增管產(chǎn)品具有非常高的增益，可以用于單光子測量，不過只是波長范圍相對較窄，最長也只有1700nm。

濱松紅外光電倍增管

# 光電導探測器

當半導體吸收入射光子后，半導體內有些電子和空穴從原來不導電的束縛狀態(tài)，轉變到能導電的自由狀態(tài)，從而使半導體的電導率增加，這種現(xiàn)象稱為光電導效應。

利用半導體的光電導效應制成的紅外探測器，叫做光電導探測器。它也是目前種類最多、應用最廣的一類光電探測器。

濱松InSb光電導探測器

# 光生伏特探測器

當紅外輻射照射在某些半導體材料結構的PN結上，在PN結內電場的作用下，P區(qū)的自由電子移向N區(qū)，N區(qū)的空穴向P區(qū)移動。如果PN結是開路的，則在PN結兩端產(chǎn)生一個附加電勢稱為光生電動勢。利用此效應制成的探測器，稱為光生伏特探測器，或結型紅外探測器。

濱松InAsSb光伏探測器

# 光磁電探測器

在樣品橫向加一磁場，當半導體表面吸收光子后所產(chǎn)生的電子和空穴隨即向體內擴散，在擴散過程中由于受橫向磁場的作用，電子和空穴分別向樣品兩端偏移，在樣品兩端產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象叫做光磁電效應。利用此效應制成的探測器，稱為光磁電探測器。

通過下面這張圖，我們可以清楚看到各類典型的光電型紅外傳感器類型以及探測率的情況：

（點開可看大圖）

濱松擁有種類豐富的紅外探測器產(chǎn)品，包括近紅外光電倍增管、光伏探測器、光電導探測器、雙色傳感器、熱傳感器、光子牽引傳感器等等。