CN111146677B - 一种白光光源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种白光光源，包括光源本体、凸透镜和驱动激光发生装置，所述光源本体包括多孔发光介质和透镜本体，所述多孔发光介质密封设于所述透镜本体中，所述透镜本体具有一个激光入射面，所述驱动激光发生装置具有一个能够输出近红外激光的激光发射端，所述激光发射端射出的激光经过所述凸透镜和所述激光入射面后作用于所述多孔发光介质上使所述多孔发光介质产生白光。本发明具有的有益效果：本发明中的白光光源，可以高效的产生覆盖可见到红外波段的超连续白光光谱，并整套设备使用商用的激光器作为驱动光源，不需要复杂的光学元件，具有结构简单，系统温度等优点。

Description

一种白光光源
技术领域
本发明属于光学技术领域，具体涉及一种白光光源。
背景技术
宽波段的白光光源广泛用于照明、平板显示以及光谱检测等领域。白光的产生有多种方式。数千年来，人工白光的产生主要依赖于化学燃烧，二次工业革命后电的广泛应用和爱迪生电灯的发明则象征着现代人工照明的开端。到目前为止，电灯也先后经历了数次更新换代，从最先的白炽灯、到上世纪70年代出现的荧光灯，然后到21世纪开始大量推广的白光LED，每一次进步都带来电-光转化效率的极大提升，流明效率从白炽灯的大约20 lm/W提高到LED的超过100 lm/W，使用寿命也从1000小时左右提高到LED的超过10000小时。
然而，这些白光光源的光谱有很大差别，白炽灯属于典型的热光源，其光谱是连续的，荧光灯的白光源于其中荧光粉的发光，其光谱通常只含有红、绿、蓝三基色，而大部分的LED白光光源则主要有450 nm的蓝关和550 nm附件的宽带黄色发光组成。这些高效的二代和三代白光光源的显色指数较低、色域较小。当用作液晶显示的背光光源时，往往导致图像颜色的失真。此外，高性能的连续白光光源在精密光谱检测等领域也有很大的需求。
目前，产生可见到红外的连续白光主要有几种方案。除基于热发光的白炽灯外，各种氙灯、卤素灯以及汞灯也常被用作连续白光光源。其中氙灯可以产生近似太阳光谱的白色发光，被广泛用于各类光谱仪以及功率照明等领域。此外，白光也可以通过非线性光学效应来产生，通过基于超短脉冲激光照射非线性光学介质来产生超连续光谱，目前高成本是阻碍这类白光光源应用的最大障碍。本发明则为高性能白光光源提供了一种廉价高效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种白光光源，基于激光驱动和多孔材料作为发光介质，具有制备简单，成本低、并且具有优异的光谱性质和较高的能量转化效率。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种白光光源，包括光源本体、凸透镜和驱动激光发生装置，所述光源本体包括多孔发光介质和透镜本体，所述多孔发光介质密封设于所述透镜本体中，所述透镜本体具有一个激光入射面，所述驱动激光发生装置具有一个能够输出近红外激光的激光发射端，所述激光发射端射出的激光经过所述凸透镜和所述激光入射面后作用于所述多孔发光介质上使所述多孔发光介质产生白光。
进一步地，所述多孔发光介质为片状结构体，其接收激光照射的面为正方形或圆形。
进一步地，所述透镜本体还具有一个白光出射面和一个球形面，所述激光入射面、白光出射面和球形面两两相连使所述透镜本体成为1/8球体，所述球形面上设有镀银层，所述多孔发光介质产生的白光由所述白光出射面射出。
进一步地，所述激光入射面上设有增透膜。
进一步地，所述增透膜的厚度为900～1000nm。
进一步地，所述驱动激光发生装置能够提供波长为400～2000nm、功率为0.1～100W的激光。
进一步地，所述驱动激光发生装置的激光发生模块为半导体、固体、光纤激光发生模块。
进一步地，所述多孔发光介质的孔径为2～1000nm，孔隙率为0.05～0.95，单位质量的孔体积为0.1～5cm3/g。
进一步地，所述多孔发光介质的吸收系数为0.5～5cm-1。
本发明具有的有益效果：
（1）本发明中的白光光源，可以高效的产生覆盖可见到红外波段的超连续白光光谱，并整套设备使用商用的激光器作为驱动光源，不需要复杂的光学元件，具有结构简单，系统温度等优点。
（2）本发明中的白光光源，可以通过控制激光的参数、多孔材料发光介质的性质和种类来调控输出白光的光谱，从而为白光光源的设计和开发提供新的思路。
附图说明
图1为本发明中白光光源的结构示意图；
图2为图1所示白光光源的光谱曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
如图1所示，一种白光光源，包括光源本体100、凸透镜200和驱动激光发生装置300。驱动激光发生装置300、凸透镜200和光源本体100沿激光发射路径依次设置。光源本体100包括多孔发光介质101和透镜本体102，透镜本体102为石英体，多孔发光介质101真空密封设于透镜本体102中，多孔发光介质101的孔径为2～1000nm，孔隙率为0.05～0.95，单位质量的孔体积为0.1～5cm3/g，吸收系数为0.5～5cm-1，由于是多孔材料，因此具有较低的导热系数和较高的吸收系数，在驱动激光的照射下，多孔材料会产生快速的局域的温升，从而产生白炽发光，并且多孔材料的高热稳定性使整个系统具有较长的使用寿命。透镜本体102具有一个激光入射面103。驱动激光发生装置300具有一个产生激光的激光发生模块和一个将激光射出的激光发射端301。驱动激光发生装置300能够提供波长为400～2000nm、功率为0.1～100W的激光。激光发射端301射出的激光经过凸透镜200聚焦之后，然后透过激光入射面103进入透镜本体102中，最终作用于多孔发光介质101上使多孔发光介质101产生白光。
优选地，多孔发光介质101为片状结构体，其长、宽、高分别为5mm、5mm、0.5mm。该多孔发光介质101上长、宽都为5mm的正方形面用于接受激光照射。
优选地，透镜本体102还具有一个白光出射面104和一个球形面107，激光入射面103、白光出射面104和球形面107两两相连使透镜本体102成为1/8球体，球形面107上设有镀银层106，多孔发光介质101产生的白光由白光出射面104射出。为了增强激光的穿透能力，激光入射面103上设有增透膜105，增透膜105的厚度为900～1000nm。
激光发生装置300的激光发生模块为半导体激光发生模块，其波段为980nm，输出激光的光斑直径为5mm，最大输出功率为2W。
凸透镜200的焦距为10cm，将激光聚焦至多孔发光介质101的接受面的中心，形成直径不超过0.5mm的焦点。
激光发生装置300的激光功率调至10hW时，多孔发光介质101开始产生荧光，当功率升至20hW时，多孔发光介质101产生白光。如图2所示，激光功率为500hW时输出的白光光谱，光谱最强处在550nm波长附近。
实施例二
与实施例一不同之处在于，本实施例中，增透膜的厚度为400～1000nm。激光发生装置300的激光发生模块的波段为450nm，最大输出功率为20W。凸透镜200的焦距为5cm。激光发生装置300的激光功率调至5hW时，多孔发光介质101开始产生荧光，当功率升至20hW时，多孔发光介质101产生白光。激光功率为500hW时，输出的白光光谱峰值位于500nm波长附近。
实施例三
与实施例一不同之处在于，本实施例中，多孔发光介质的材质为氧化铪/碳复合材料。增透膜的厚度为900～1000nm。激光发生装置300的激光发生模块为固体激光发生模块，其的波段为1μm，最大输出功率为50W。凸透镜200的焦距为5cm，形成直径不超过1mm的焦点。激光发生装置300的激光功率调至10hW时，多孔发光介质101产生白光，激光功率为1W时，输出明亮的白光光谱峰值位于650nm波长附近。
实施例四
与实施例一不同之处在于，本实施例中，多孔发光介质的材质为含有过渡金属的氧化铪复合材料，其长、宽、高分别为3mm、3mm、1mm。该多孔发光介质101上长、宽都为3mm的正方形面用于接受激光照射。激光发生装置300的激光发生模块为光纤激光发生模块，其的波段为1μm，输出中心波长为1060 nm，最大输出功率为100W。激光发生装置300的激光功率调至50hW时，输出暗红色白光，其光谱峰值位于1200nm波长附近。
实施例五
与实施例四不同之处在于，本实施例中，多孔发光介质的材质为含有过渡金属的氧化铪复合材料，其直径和高分别为2mm、0.5mm。该多孔发光介质101上直径为2mm的圆形面用于接受激光照射。激光发生装置300的激光发生模块的波段为1.5μm，输出中心波长为1500 nm，最大输出功率为10W，形成直径不超过1mm的焦点。激光发生装置300的激光功率调至100hW时，多孔发光介质101开始发出白光，当功率调至500hW时，得到白光输出，其光谱峰值位于700nm波长附近。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种白光光源，其特征在于：包括：光源本体（100）、凸透镜（200）和驱动激光发生装置（300），所述光源本体（100）包括多孔发光介质（101）和透镜本体（102），所述多孔发光介质（101）密封设于所述透镜本体（102）中，所述透镜本体（102）具有一个激光入射面（103），所述驱动激光发生装置（300）具有一个能够输出近红外激光的激光发射端（301），所述激光发射端（301）射出的激光经过所述凸透镜（200）和所述激光入射面（103）后作用于所述多孔发光介质（101）上使所述多孔发光介质（101）产生白光；
所述透镜本体（102）还具有一个白光出射面（104）和一个球形面（107），所述激光入射面（103）、白光出射面（104）和球形面（107）两两相连使所述透镜本体（102）成为1/8球体，所述球形面（107）上设有镀银层（106），所述多孔发光介质（101）产生的白光由所述白光出射面（104）射出。
2.根据权利要求1所述的一种白光光源，其特征在于：所述多孔发光介质（101）为片状结构体，其接收激光照射的面为正方形或圆形。
3.根据权利要求1所述的一种白光光源，其特征在于：所述激光入射面（103）上设有增透膜（105）。
4.根据权利要求3所述的一种白光光源，其特征在于：所述增透膜（105）的厚度为900～1000nm。
5.根据权利要求1所述的一种白光光源，其特征在于：所述驱动激光发生装置（300）能够提供波长为400～2000nm、功率为0.1～100W的激光。
6.根据权利要求1所述的一种白光光源，其特征在于：所述驱动激光发生装置（300）的激光发生模块为半导体、固体、光纤激光发生模块。
7.根据权利要求1所述的一种白光光源，其特征在于：所述多孔发光介质（101）的孔径为2～1000nm，孔隙率为0.05～0.95，单位质量的孔体积为0.1～5cm3/g。
8.根据权利要求1所述的一种白光光源，其特征在于：所述多孔发光介质（101）的吸收系数为0.5～5cm-1。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102420274A (zh) * 2011-10-15 2012-04-18 徐州师范大学 一种基于紫外光激发的白光发射器件及其制备方法
CN103635839A (zh) * 2011-04-28 2014-03-12 L.E.S.S.有限责任公司 用于照明系统的波导装置
CN103828487A (zh) * 2011-03-03 2014-05-28 克里公司 具有可选择和/或可调节色点的半导体发光器件以及相关方法
CN105206502A (zh) * 2015-08-20 2015-12-30 贵州大学 新型硅镱量子面等离子体光源及其制备方法
CN105244430A (zh) * 2014-06-30 2016-01-13 五邑大学 一种白光发光二极管及其制作方法
CN105702874A (zh) * 2014-11-26 2016-06-22 北京维信诺科技有限公司 一种顶发光器件
CN105733556A (zh) * 2016-03-21 2016-07-06 天津市中环量子科技有限公司 一种量子点复合荧光颗粒、led模块
CN107869687A (zh) * 2016-09-22 2018-04-03 广州市新晶瓷材料科技有限公司 一种小角度的白光光源
CN108736305A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 广州市新晶瓷材料科技有限公司 小角度激光光源获得设备及其实现方法
CN108736304A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 广州市新晶瓷材料科技有限公司 小角度激光光源获得装置及其实现方法
CN110128019A (zh) * 2019-05-15 2019-08-16 浙江大学 一种黄色荧光玻璃陶瓷的制备方法和应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105811237A (zh) * 2016-06-01 2016-07-27 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种白光激光产生装置
US20200212840A1 (en) * 2017-04-02 2020-07-02 Technion Research And Developement Foundation Ltd. Non-thermal candoluminescence for generating electricity

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103828487A (zh) * 2011-03-03 2014-05-28 克里公司 具有可选择和/或可调节色点的半导体发光器件以及相关方法
CN103635839A (zh) * 2011-04-28 2014-03-12 L.E.S.S.有限责任公司 用于照明系统的波导装置
CN102420274A (zh) * 2011-10-15 2012-04-18 徐州师范大学 一种基于紫外光激发的白光发射器件及其制备方法
CN105244430A (zh) * 2014-06-30 2016-01-13 五邑大学 一种白光发光二极管及其制作方法
CN105702874A (zh) * 2014-11-26 2016-06-22 北京维信诺科技有限公司 一种顶发光器件
CN105206502A (zh) * 2015-08-20 2015-12-30 贵州大学 新型硅镱量子面等离子体光源及其制备方法
CN105733556A (zh) * 2016-03-21 2016-07-06 天津市中环量子科技有限公司 一种量子点复合荧光颗粒、led模块
CN107869687A (zh) * 2016-09-22 2018-04-03 广州市新晶瓷材料科技有限公司 一种小角度的白光光源
CN108736305A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 广州市新晶瓷材料科技有限公司 小角度激光光源获得设备及其实现方法
CN108736304A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 广州市新晶瓷材料科技有限公司 小角度激光光源获得装置及其实现方法
CN110128019A (zh) * 2019-05-15 2019-08-16 浙江大学 一种黄色荧光玻璃陶瓷的制备方法和应用

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