窄带发射是在无线电研究中，窄带描述了一个信道，该中信息的带宽不明显超过信道的相干带宽。

（1）窄带

在有线信道的研究中，窄带意味着通道足够窄，它的频率响应可以被认为是平坦的。因此该信息的带宽将小于信道的相干带宽。

（2）窄带发射

窄带发射的带宽窄于参考带宽。如果调试接收端，调高或调低接收端3dB的带宽：δV>3dB 为窄带发射；δV>20dB 为超窄带发射；δV≈3dB 发射为过渡带宽。

（3）带宽测试

如果接受端的带宽改变为初始带宽的两倍，δV<3dB 为窄带发射；δV≈3dB 发射为过渡带宽。

自美国C.W.Tang发表低压有机电致发光(OEL)论文以来，这一领域的发展非常迅速，但报道的OEL发射光谱多数为宽谱带(半高宽：100-20nm)，而这些宽带发射的OEL不能很好地满足彩色显示的要求，所以人们想尽办法追求OEL器件的窄带发射，其中稀土离子f-f跃迁发射谱带半宽度很窄(10-20nm)能够满足这一要求。日本Kido等人曾报导过高亮度稀土OEL发射，在研究蓝稀土有机及高分子配合物的基础上，一直致力于稀土OEL的研究，并发现了含Tb3+绿光的电压变色OEL发光现象，即在直流驱动下，随着电压的升高，其OEL发光发生由蓝-白-绿的颜色变化。本研究给出了含Eu3+红光的电压变色OEL发光现象，这种EL发光现象不但对多色平板显示器的研制有着重要意义，而且还会帮助人们更加深入地认识稀土OEL发光的机制。

由于Eu-配合物的载流子传输性能比较差，所以，我们选择PVK(聚乙稀咔唑)作为OEL器件的空穴传输层(HTL)材料，铝-8-羟基喹啉(简称为Alq)用作发光兼电子传输层(ETL)材料，器件选择为积层式结构。用于本研究的器件结构和化合物分子式示于图1。器件的大体制备方法如下。先把Eu-配合物与PVK用氯仿制成旋涂液，Eu-配合物占PVK的重量百分比为5%，Eu-配合物经升华提纯后涂膜，涂膜时旋转速率为3000转/分，时间为30秒，含Eu-配合物的PVK聚合物膜厚度约为150-200nm，Alq及金属铝电极薄膜采用真空蒸发法制备，其膜的厚度用膜厚监控仪分别控制为50nm及150nm。

在我们的实验条件下制得的OEL器件在不同的直流电压下的发射光谱示于图2。由图2可以看出当驱动电压为10V时，EL发光光谱是来自Eu3+f-f电子跃迁的窄带红光发射，主要发射峰位于614nm(5D0-7F2跃迁)，当电压升至15V时，EL发射由615nm红发射带和520nm绿发射带迭加而成，发光为黄色，其中的绿发射带来自Alq的发射。当电压升至20V时，光谱带主要表现为来自Alq的绿发射(520nm)。发光亮度分别约为9cd/m2，30cd/m2和40cd/m2。当驱动电压由20V逐渐降到10V，EL发射光则发生由绿到红的颜色变化。于是在直流驱动下，随着正向偏压在10V-20V范围内的可逆变化就可实现电压变色OEL发光。

这种电压变色发光现象可以解释如下：在低电压驱动下，从阳极注入的空穴经PVK传输到分散在该层的稀土配合物，从阴极注入的电子经Alq层传输到PVK层，空穴和电子在稀土配合物中形成单重态激子，然后激子能量被传递到中心稀土离子使稀土离子发光。而在高电压下，从两极分别注入的空穴和电子在Alq层复合成单位重态激子，它们再次辐射跃迁产生EL发射。在中间电压的红色及绿色的双重发射则是由于注入的空穴和电子在PVK和Alq两个有机层界面复合的缘故。更详细的发光机制正在研究中。

基于红外吸收方法的便携式气体探测器设计里面关键的一项是光源的设计，为了提高灵敏度和防止不同气体吸收信号之间的干扰，通常需要窄带光源。在红外波段，较好的窄谱光源有中红外LED和量子级联激光器，但是它们量子效率低、功率不高且价格昂贵，特别是量子级联激光器。因此传统的黑体和白炽灯丝等宽谱光源仍然是最常用的红外光源。采用宽谱红外光源一般需要滤光片来获得窄带光，如果直接制作窄带红外光源则不需要额外的滤光片，可以简化系统结构设计，降低器件成本，因此有必要研究窄带红外发射光源。

研究发现，通过在热辐射物体表面制作微结构，可以改变物体的热辐射特性，使得某些波段辐射增强而其它的波段辐射被抑制，从而得到窄带准相干热辐射源。Yeh等从理论上在禁带区域，有限一维光子晶体的截断表面能在很窄光谱范围内激发表面电磁波。当有限一维光子晶体的截断面镀上金属层后，金属层中的自由电子与外部电磁场共振，这种表面电磁波可以直接由空气中的传播光直接激发而不需要额外的衰减全反射附件(ATR)，使得基于这种原理的窄带红外发射光源成为可能。

研究基于有限一维光子晶体表面电磁波理论，以探测CO2为例，设计了一个中心波长为λ0=4.23μm，发射率大于99%，发射谱线半高宽FWHM=49.9nm的窄带红外热辐射光源。对这种热辐射光源的能带结构和发射谱特性进行了理论分析，并采用时域有限差分(FDTD)方法进行数值仿真，仿真结果与理论推导的结果相互吻合，证明了这种窄带红外发射光源的可行性。

这种窄带红外热发射光源的基本结构如图1所示，它是由有限一维光子晶体和金层构成。这种结构可以采用薄膜光学中的表示方法简单表示为：M(HL)4，其中M为金，H和L分别为高低折射率的介质材料。当宽谱光入射时，在有些光谱范围内，光子晶体截断层和金属接触面会激发表面波，光能被转化为热能损耗。根据基尔霍夫热辐射定律，如果加热这个物体，这个物体也会发射出与吸收谱完全一样的窄带发射光谱。研究采用传输矩阵方法分析了器件的能带结构和色散关系，计算出这种器件的反射谱，然后根据基尔霍夫热辐射定律间接推导出热辐射特性。

这种类型的窄带红外发射光源的发射特性与一维光子晶体和金层接触面上的表面波有很大关系。表面波的产生和强度受光子晶体的周期数影响很大，而且有最优的周期使得器件的发射率和谱线宽度达到最优值。相对电场强度变化规律与发射率的变化规律一致，而电场强弱直接反映表面波的强弱，由此可以看出表面波的强度越强，金层吸收的能量越多，发射率越高。

为了验证上述理论分析的准确性和更加深刻地理解这种窄带发射的物理机制，这里采用时域有限差分(FDTD)仿真窄带发射光源的光谱特性和稳态电场分布情况。图3为FDTD计算得到的这种结构的反射率曲线，和图2比较可以看出，采用FDTD仿真的结果和用传输矩阵计算得到的结果吻合，因此证明了这种设计的可行性。图4中的(a)和(b)分别为光源在反射率最小和最大时的稳态电场分布，下面的曲线表示相对电场强度的变化。从光与物质相互作用的角度，光能量的损耗是由于物质的介电常数虚部引起的。在模型中，介质材料Si和SiO2均被认为是透明材料，介电常数虚部为零，只有金的介电常数虚部不为零，因此能量的损耗肯定是在金层里面发生的，从稳态电场分布图4(a)和图4(b)中充分验证了这样的猜想。在图4(a)中，电场最大值的位置在和金层接触的位置附近，而且出现谐振现象，电场强度大幅增加，光能量的损耗也增加；而图4(b)则正好相反，光能量在没有达到金层之前几乎全部都反射出去，所以光能量损耗很小。

研究基于一维光子晶体表面电磁波理论，设计了一种类型的窄带红外发射光源。针对便携式气体探测器件的需要，以探测CO2为例，设计了一个中心波长为λ0=4.23μm，发射率大于99%，发射谱线半高宽FWHM=49.9nm的窄带红外发射光源。对一维光子晶体的能带结构，光源的发射谱特性和发射谱与周期数的关系进行了理论分析，并采用时域有限差分方法进行数值仿真，数值仿真的结果和理论分析的结果吻合，因此验证了这种设计的可行性。此外，通过FDTD方法对稳态电场分布仿真，对产生这种窄带发射的物理机制有了更加直观的认识。该窄带红外发射光源的设计方法非常灵活，通过设计不同的光子晶体结构和优化设计可以方便地把中心波长移到别的位置，这样大大增加了这类器件的应用范围，弥补了激光器受材料限制而覆盖谱段有限的缺点。这种窄带准单色光源在单色性要求不高、强度不需要很大的场合，有望作为激光光源的补充，成为一种在很宽谱段范围可调的窄带光源，从而得到广泛的应用。