激光白光的研究进展及关键技术分析

激光白光光源在固体照明的应用潜力已成为国内外的研究热点,但目前还有许多亟待解决的科学问题。综述了国内外激光白光的研究进展,分析了激光在固态照明领域应用的可行性。介绍了激光白光的基本原理以及实现激光照明应用需解决的几个关键技术,为国内开展研究提供参考。

激光白光光源及其光学系统解析

为进一步推广激光白光光源在汽车大灯、投影、背光显示等领域的应用,对激光白光光源的合成方式进行了介绍,从泵浦源、光转换材料、光学系统3个方面详细解析了激光照明系统的关键组成要素。通过理论分析,计算出了激光照明系统中最高理论光光转换效率为498lm/W。然而,受困于技术和工艺难题,目前激光照明系统的最终效率仅约为17%。随后,在对适用于高亮度激光照明系统的光转换材料进行总结后,创新性地利用一种棒形(长度>10mm)YAG陶瓷(Ce<0.1at%)来匹配高流明密度蓝光;并从光学设计的角度,提出一种光转换材料的“透镜型”结构来综合提升光效。最后,结合专利分布情况,对激光照明系统在激光显示、可见光通信等领域的前景与应用进行了展望。

激光匹配激发荧光粉白光技术

激光白光光源在固体照明方面的应用已成为国内外的研究热点,由于激光二极管与发光二极管性质的不同,使得激光白光光源亟待解决的问题仍有许多。简述了国内外激光白光的研究进展,从激光二极管的性质出发阐述了实现激光白光照明的基本原理和关键技术,通过实验研究了提高激光白光照明效率的可行性。

新型遥感探测系统--白光激光雷达

设计了一种新型的大气遥感探测系统——自光激光雷达，发展了一种雷达模式的宽谱范围长程差分吸收光谱探测方法。介绍了白光激光雷达系统结构和时间分辨光谱探测技术；阐述了飞秒激光在大气中自导光丝传输和产生的超连续白光的特性；利用该自光激光雷达系统对大气中氧气成分在685～694nm和759--769nm范围的长程差分吸收光谱进行了探测，并与Hitran数据库拟合计算的标准值进行比对，结果一致，验证了白光激光雷达遥感探测系统的正确性和实验方法的可行性。

基于单体纳米半导体的白光激光技术研究

纳米半导体激光的探究是当前纳米技术和半导体激光交汇形成的研究最前端。基于单休纳米半导体研发的白光激光技术有着前沿的发展光景,而白光激光是最新的激光光源,其具备了能量密度高、中心波长灵活,方向性极好以及高度的空间和时间优势等,进一步扩展了激光技术的使用范围和可利用功能,可以根据实际需要随意更改激光的时间脉冲形状,形成脉宽最短的激光脉冲。作为全新的激光技术,它有效应用到社会各领域,发挥技术性价值。

白光激光雷达的发展与应用

飞秒激光脉冲在空气中传输时产生独特的成丝现象,伴随着波长从紫外到中红外的超连续光谱辐射.高强度的光丝能继续与物质发生强烈的非线性相互作用,诱导多光子荧光和等离子体光谱等非线性光谱辐射.白光激光雷达以飞秒激光脉冲大气传输特性为基础,能提供多种遥感探测方法。文章阐述了飞秒激光脉冲成丝机理与白光激光雷达系统结构特点,介绍了国内外主要白光激光雷达的性能特点、白光激光雷达的主要探测方法与应用情况,最后分析了白光激光雷达的发展趋势。

第二相引入荧光转换材料实现激光驱动高均匀性白光光源

激光驱动的白光光源在超高亮度、高准直性和远距离照明领域具有很大的应用潜力,但由于蓝光激光和转换荧光在光源性质上的失配,造成激光驱动白光光源的光均匀性差。本研究在Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)(YAG)荧光玻璃薄膜(PiG)中引入不同种类的第二相,如TiO_(2)、BN、Al_(2)O_(3)或SiO_(2)作为散射介质来调节光路,并对第二相的掺杂浓度分别进行了优化。研究分析了掺入不同种类第二相的YAG PiG获得激光驱动白光光源的实物照明图像和散斑图像、亮度和色温的角分布情况及其光学性质。结果发现,引入第二相大大改善了白光光源的亮度和色温均匀性,其中具有最大相对反射率的YAG-TiO_(2)PiG,获得综合性能最佳的高均匀性白光光源,在蓝光激光激发下,其发光饱和阈值和光通量值达到最高,分别为20.12 W/mm^(2)和1056.6 lm。本研究为荧光转换材料中散射介质的选择提供了指导,为实现高均匀性、高亮度的激光驱动白光光源奠定了基础。

国内首台白光激光雷达研制成功

由中科院武汉物理与数学研究所研制的我国首台“白光激光雷达装置”通过验收。据悉，白光激光雷达装置打开了一条遥感探测大气的新途径。 白光激光雷达是激光雷达的一个重要新兴领域，它利用高功率飞秒激光在大气传输中产生的超连续光谱辐射效应实现对大气介质宽光谱范围的空间分辨遥感探测。

首台白光激光雷达研制成功

由中科院武汉物理与数学研究所研制的我国首台“白光激光雷达装置”通过验收。据悉，白光激光雷达装置打开了一条遥感探测大气的新途径。白光激光雷达是激光雷达的一个重要新兴领域，它利用高功率飞秒激光在大气传输中产生的超连续光谱辐射效应实现对大气介质宽光谱范围的空间分辨遥感探测。白光激光雷达相对传统激光雷达具有宽的光谱探测能力。

蓝光LED与LD激发方式对白光光效的影响

为了进一步提高固态白光光源的光效,探寻激发源与光效的关系,文章以菲涅尔理论为基础,研究了蓝光LED和LD作为激发源时,光能利用率随入射角及偏振角的关系。LED为激发源时,其光能利用率最大为96%;线偏振态LD为激发源时,入射角度为布儒斯特角、偏振角度为0°时,其光能利用率可达100%。研究表明在荧光转换型白光中,线偏振特性的LD相较于非偏振态的LED具有更好的光能利用率。基于所得结论提出了一种适用于LD激发荧光粉获取白光的荧光粉模块,并用蒙特卡罗光线追迹法进行了仿真验证,模拟结果与理论值完全吻合。

基于Fresnel透镜的激光车灯的设计与加工

激光车灯对比于LED车灯,具有能耗小、体积小、亮度高等优点,是汽车车灯发展的新方向。提出了一种激光车灯的完整的设计思路。光源采用激光二极管激发荧光片得到白光。通过搭建光学检测平台研究激光驱动白光光源的光学特性,通过机器视觉的方法研究荧光片前后光斑的形状和尺寸的变化,从而精确地建立光源的仿真模型,为后续的光学设计提供理论依据。通过非成像光学设计方法,设计了Fresnel透镜实现了对激光的整形,并利用超精密车削实现透镜的加工。完成了车灯的设计和组装,并通过光学仿真和光学实验验证了设计的正确性。

计算机仿真多模激光在光纤内的光强分布

光纤内的激光光强分布是激光照明研究的关键内容之一。文章采用OptiBPM光学软件分别对光束半径为15、30和50μm的单模、双模和多模激光在两层均匀结构的光纤内的传输进行了仿真计算,仿真设置纤芯直径分别为100、120、150和180μm。结果表明,对于应用于照明领域的多横模大功率半导体激光器,在耦合纤芯直径与激光束宽度相等的情况下,光纤出射端的激光光强分布最均匀。

一种矿用本安型音视频记录仪

设计了一种矿用本安型音视频记录仪。设备基于5G SOC处理器,采用感光传感器+白光/红外激光补光+本质安全电路方案,在低照度、全黑或密闭空间的环境下,能采集、压缩、存储、显示4K高清视频图像,同时将采集的音视频数据进行实时远传;记录仪具有低照度环境下成像质量高、拍摄距离远、功耗小等特点,支持TCP/IP、UDP、RTP、ONVIF、GB28181等协议,除了作为井下信息记录外,还可以辅助应急指挥部及时展开救援行动。测试结果表明:记录仪黑暗环境下图片分辨率为10688×6012,视频分辨率为2560×1440,可视距离达20 m,数据丢包率约为0.068%,时延约为15.85 ms,可实现持续视频摄录9 h或持续视频回传4 h。

固态照明用荧光玻璃的研究进展

固态照明器件(白光LED和激光照明)具有节能、环保、亮度高、使用寿命长等优点,在室内外照明和显示领域有广阔的应用前景。高功率和高品质的使用要求为光转换材料带来了严峻的挑战。荧光玻璃以烧结温度低、制备工艺简单、结构设计灵活等优势引起了国内外固态照明领域学者的深入研究。综述了固态照明用荧光玻璃的最新研究进展,系统地总结了单一块体荧光玻璃、复合块体荧光玻璃、荧光玻璃薄膜的组分、结构及制备方法,阐述了显色指数、相关色温、发光效率、热导率等性能参数的调控策略,对比分析了不同类型荧光玻璃的优缺点。最后,讨论了荧光玻璃亟需解决的发光饱和、荧光猝灭和器件封装等问题,展望了固态照明用荧光玻璃的发展趋势。

飞秒激光离焦抽运熔融石英产生超连续白光的实验研究

利用飞秒激光在熔融石英介质中传输产生能量达数毫焦、波长范围覆盖400—900 nm且光谱分布较为均匀的超连续白光,实验过程中将熔融石英介质离焦放置以避免被击穿.研究了入射激光能量以及介质离焦距离对超连续白光特性的影响.结果表明采用高能量的入射激光脉冲离焦抽运介质的方法能够有效避免介质击穿损伤并提高超连续白光脉冲的能量输出.

荧光转换白光激光二极管荧光玻璃主动散热研究

提出一种主动散热的荧光玻璃(PiG)用于反射型白光激光二极管(LD)封装,利用热电制冷器(TEC)的帕尔帖效应来增强荧光玻璃热耗散,降低大功率激光激发下荧光玻璃工作温度,从而提高白光激光二极管光热性能.将荧光玻璃浆料涂覆在热电制冷器冷端陶瓷基板表面,再通过低温烧结获得荧光玻璃膜-热电制冷器(PiG-TEC)结构.当激光功率从1.1 W增加到6.2 W时,荧光玻璃的工作温度从-5.9℃缓慢增加到23.8℃,最高工作温度仍处于较低水平.当激光功率为6.2 W时,采用热电制冷器主动散热的荧光玻璃的工作温度降低了49℃(约67%).此外,在不同激光功率下,荧光玻璃膜-热电制冷器封装的白光激光二极管均表现出稳定的光学性能.当激光功率为6.2 W时,白光激光二极管的光通量为756.1 lm,色温为5 132 K,CIE色坐标为(0.343 5,0.379 5).实验结果表明:利用热电制冷器的帕尔帖效应实现了荧光玻璃的主动散热,满足了大功率荧光转换白光激光二极管封装需求.

白光激光器的进展

本文主要介绍He-CdⅡ白光激光器与He-SrⅡ激光器的进展,锶离子激光与金、铜蒸汽激光可组成高功率白光激光束.

我国首台白光激光雷达通过验收

近日，由中科院武汉物理与数学研究所所承担研制的我国首台白光激光雷达装置顺利通过验收。据介绍，白光激光雷达是激光雷达的一个重要新兴领域，它利用高功率飞秒激光在大气传输中产生的超连续光谱辐射效应，实现对大气介质宽光谱范围的空间分辨遥感探测。

飞秒强激光大气遥感新技术的原理和研究进展

飞秒强激光脉冲在大气中传输时,会形成狭长的、具有高激光强度、高等离子体密度、可远程产生和操控的通道,即光丝。光丝与物质相互作用时,高激光强度可激发物质辐射具有指纹特征的荧光谱线,成丝过程可产生覆盖整个大气光学传输窗口的超连续谱激光,通过光学差分吸收实现多组分大气成分的检测分析。飞秒强激光非线性成丝为多相态、多组分大气遥感提供了新的技术途径。主要围绕飞秒激光大气成丝远程诱导击穿光谱技术和光丝超连续谱激光雷达技术两种基于飞秒激光的大气遥感新技术,综述了两种技术的原理、光谱测量和分析方法及其相关研究进展,分析了飞秒强激光大气遥感应用存在的关键科学和技术问题并对未来发展进行了展望。

基于碳量子点的稳定高效全色随机激光

以本征态发光的高量子产率的碳量子点为激光增益介质,Au-Ag双金属多孔纳米线为散射颗粒,在纳秒激光的脉冲下,首次实现了基于碳量子点的全色随机激光.其中,蓝、绿、红三基色的发射半峰宽分别为2.5、1.9、2.3 nm,阈值分别为0.27、0.21、0.58 MW/cm^2.激光照射60 min后,随机激光体系依然能保持良好的稳定性.将蓝、绿、红三色碳量子点以一定比例混合后,在高于阈值的泵浦功率下,首次实现了基于碳量子点的白光激光,为下一代的激光显示技术提供了新的可能.