CN108539579A - 一种蓝光半导体激光器激发Ce:YAG晶体的激光照明系统 - Google Patents

一种蓝光半导体激光器激发Ce:YAG晶体的激光照明系统 Download PDF

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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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Abstract

一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的照明系统，包括蓝光半导体激光器、光学耦合透镜组、光纤、Ce：YAG晶体模块、光学透镜组，上述元件依次排列于同一光路上。其中N个(N≥1)蓝光半导体激光器经过光学耦合透镜组的准直和聚焦，耦合进光纤，多根光纤可以进行捆绑合束，也可以进行熔融拉锥合束，从光纤出来的蓝光半导体激光激发具有高激光损伤阈值的Ce：YAG晶体模块，产生490～700nm波段的荧光(即受激发荧光)，并通过对Ce：YAG晶体模块的光学设计达到对透射的蓝色激光和受激发荧光的匀化，光学透镜组对Ce：YAG晶体模块匀化后的光线进行配光曲线的调节，从而产生用于照明领域的均匀白光。

Description

一种蓝光半导体激光器激发Ce:YAG晶体的激光照明系统
技术领域
本发明涉及一种激光照明系统，尤其涉及一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统。
背景技术
近年来，随着LED照明产业的飞速发展，激光照明技术凭借更高的转换效率，更小的光源体积，远程激发荧光体的激发特点成为继LED照明后的下一代照明技术。
在专利CN104100895A中，激光车灯一般采用蓝光半导体激光光源激发荧光粉获得白光，荧光粉在高功率激光光源激发时，容易受到损伤，由于荧光粉激光损伤阈值比较低，激光光源激发荧光粉车灯的稳定性、可靠性受到影响。为了满足高功率密度的大功率光源的使用需求，专利CN106206910A提出采用发光陶瓷替代荧光粉，发光陶瓷包括YAG基质和均匀分散于YAG基质中的发光中心，发光中心是晶粒粒径10～20μm的YAG荧光粉颗粒。此方法中晶粒粒径10～20μm的YAG荧光粉颗粒会对蓝光及受激发光线产生散射，同时蓝色激光和受激发光线通过不同成分的颗粒间的界面会造成折射及全反射，从而造成出射光的功率损耗较大。采用一种对蓝光半导体激光损伤阈值高的材料，对于激光照明的产业化至关重要。
发明内容
为了解决这一难题，本发明提出一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，针对已有技术的缺点，采用蓝光半导体激光器作为激光照明的光源，经光学耦合透镜组耦合进光纤，激发具有高激光损伤阈值的Ce：YAG晶体模块，再经过光学透镜组对Ce：YAG晶体模块匀化后的光线进行配光曲线的调节，获得高亮度白光。
本发明提供一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，包括：
蓝光半导体激光器、光学耦合透镜组、光纤、Ce：YAG晶体模块、光学透镜组，上述元件依次排列于同一光路上。
其中N个(N≥1)蓝光半导体激光器经过光学耦合透镜组的准直和聚焦，耦合进光纤，多根光纤可以进行捆绑合束，也可以进行熔融拉锥合束，从光纤出来的蓝光半导体激光激发具有高激光损伤阈值的Ce：YAG晶体模块，产生490～700nm波段的荧光，并通过对Ce：YAG晶体模块的光学设计达到对透射的蓝色激光和受激发荧光的匀化，光学透镜组对Ce：YAG晶体模块匀化后的光线进行配光曲线的调节，从而产生用于照明领域的稳定、高效的高亮度均匀白光。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1为本发明的结构示意图。
图2为N个(N≥1)蓝光半导体激光器示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参阅图1所示，本发明提供一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，包括：
一蓝光半导体激光器1，用于激发Ce：YAG晶体，所述蓝光半导体激光器为波长430nm-460nm的蓝光半导体激光器，如图2所示，N个(N≥1)蓝光半导体激光器，每个蓝光半导体激光器用一个光学耦合透镜组耦合进一根光纤；
一光学耦合透镜组2，该光学耦合透镜组2位于蓝光半导体激光器1的输出光路上，用于把蓝光半导体激光器1的激光进行准直和聚焦，并且准直透镜和聚焦透镜均镀有对蓝光半导体激光器1波长的高透膜，透过率大于80％；
一光纤3，光纤的芯径为50μm-1000μm，多根光纤可以进行捆绑合束，也可以进行熔融拉锥合束进行功率扩展；
一Ce：YAG晶体4，此晶体具有高的激光损伤阈值，用于在半导体蓝光激光的激发下，产生490～700nm波段的荧光，同时使透射的蓝色激光和受激发的荧光匀化，Ce：YAG晶体模块4所用Ce：YAG晶体含Ce3+离子浓度小于等于2％，Ce：YAG晶体模块包含Ce：YAG晶体结构特殊设计、晶体各表面的镀膜及外置透射或反射光学元件；
一光学透镜组5，由不同焦距的球面和非球面透镜组成，用于对Ce：YAG晶体模块4所发出的光线进行配光曲线的调节，从而产生用于照明领域的均匀白光。
以上所述的具体实施例，对于本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不局限于本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，包括：
一蓝光半导体激光器1，波长为430nm-460nm，用于激发Ce：YAG晶体；
一光学耦合透镜组2，该光学耦合透镜组2位于蓝光半导体激光器1的输出光路上，用于把蓝光半导体激光器1的激光进行准直和聚焦，耦合进光纤；
一光纤3，用于传输蓝光半导体激光，多根光纤可以进行捆绑合束，也可以进行熔融拉锥合束；
一Ce：YAG晶体模块4，用于在半导体蓝光激光的激发下，产生490～700nm波段的荧光，同时使透射的蓝色激光和受激发的荧光匀化，Ce：YAG晶体模块包含Ce：YAG晶体结构特殊设计、晶体各表面的镀膜及外置透射或反射光学元件；
一光学透镜组5，用于对4所发出的光线进行配光曲线的调节。
2.如权利要求1所述的一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，其中所述蓝光半导体激光器1为波长430nm-460nm的蓝光半导体激光器，N个(N≥1)蓝光半导体激光器，每个蓝光半导体激光器用一个光学耦合透镜组耦合进一根光纤。
3.如权利要求1所述的一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，其中所述光学耦合透镜组2位于蓝光半导体激光器1的输出光路上，用于把蓝光半导体激光器1的激光进行准直和聚焦，并且准直透镜和聚焦透镜均镀有对蓝光半导体激光器1波长的高透膜，透过率大于80％。
4.如权利要求1所述的一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，其中所述光纤3的芯径为50μm-1000μm，多根光纤可以进行捆绑合束，也可以进行熔融拉锥合束进行功率扩展。
5.如权利要求1所述的一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，其中所述Ce：YAG晶体模块4所用Ce：YAG晶体含Ce3+离子浓度小于等于2％，Ce：YAG晶体模块4包含Ce：YAG晶体结构特殊设计、晶体各表面的镀膜及外置透射或反射光学元件。
6.如权利要求1所述的一种蓝光半导体激光器激发Ce：YAG晶体的激光照明系统，其中所述光学透镜组5，由不同焦距的球面和非球面透镜组成，用于对Ce：YAG晶体模块4所发出的光线进行配光曲线的调节。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110702264A (zh) * 2019-10-31 2020-01-17 浙江光塔节能科技有限公司 一种量子点光纤照明用的检测系统
CN110911960A (zh) * 2019-12-02 2020-03-24 江苏师范大学 一种基于荧光陶瓷棒的激光照明与显示装置
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