JP3239554U - ガリウムおよび窒素含有レーザ源を有して構成された紫色および紫外の光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光および非可視光の照射を得ることが可能な光照射源を形成するために、白色光ならびに、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光といったレーザベースの可視光を放射するように構成された光源を提供する。【解決手段】照射システムのガリウムおよび窒素含有レーザダイオードは、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光照射のために構成され、マルチスペクトルのスポットライト、撮像、検出、および探索の用途に採用可能である。レーザベースの白色光源と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源とを有して構成され、可視波長帯域と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの波長帯域との両方で光を放出することが可能であり、１つの帯域で選択的に動作するか、または複数の帯域で同時に動作するように構成される。【選択図】図１０Ａ－１０Ｃ

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０２２年１月６日に出願された米国特許出願第１７／５７０，１７７号の一部継続出願であり、当該米国特許出願第１７／５７０，１７７号は、２０２１年３月２９日に出願された米国特許出願第１７／２１６，２２０号の継続出願であり、当該米国特許出願第１７／２１６，２２０号は、２０２０年７月８日に出願された米国特許出願第１６／９２３，４７６号の一部継続出願であり、当該米国特許出願第１６／９２３，４７６号は、２０１９年７月１６日に出願された米国特許出願第１６／５１２，９０３号の継続出願であり、それらの全ての内容は、あらゆる目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。

１９６０年に、レーザは、マリブのヒューズ研究所において、セオドア・Ｈ・メイマン（Theodore H. Maiman）によって実証された。

本考案のいくつかの態様は、ガリウムおよび窒素含有レーザダイオードベースの白色光源と統合された紫外（ＵＶ）、紫色、および／または赤外（ＩＲ）の光源を有して構成されたシステムまたは装置を提供する。可視光のスペクトルと、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲのスペクトルとの両方の光を放出する能力を有したシステムまたは装置は、少なくともデュアルバンドまたはマルチバンドの発光源である。いくつかの態様において、このシステムまたは装置は、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源、および／またはレーザベースの白色光照射源を起動することが可能なフィードバックループを形成するセンサを備える。単なる例として、いくつかの態様は、一般照明、商業用の照明および表示、自動車用の照明および通信、防衛および保安、探索および救助、産業処理、インターネット通信、農業、または園芸の用途における、スポット照明、検出、撮像、投射ディスプレイ、空間的に動的な照明デバイスおよび方法、ＬＩＤＡＲ、ＬｉＦｉ、可視光通信デバイスおよび方法、ならびにこれらの様々な組合せのための、ＵＶ光、紫色光、ＩＲ光、および／または可視光の照射能力を有して構成された、リモートの統合型スマートレーザ照射デバイスを提供する。本明細書に記載するような統合型光源は、植物の生育を最適化するための園芸用などといった、多くの用途のために、ライトフィディリティ（ＬｉＦｉ）通信装置として、自動車のヘッドライト、一般照明源、保安用光源、探照用光源、防衛用光源に組み込むことができる。

一態様において、光照射システムにおけるガリウムおよび窒素含有レーザダイオードの新規な使用および構成は、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光照射のために構成され、マルチスペクトルスポット照明、撮像、検出、および探索の用途に採用することが可能である。レーザベースの白色光源と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源とを有して構成されるいくつかの態様は、可視波長帯域と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの波長帯域との両方で、光を放出することが可能であり、選択的に一方の帯域で動作するか、または複数の帯域で同時に動作するように構成される。このマルチバンド発光源は、ＬｉＦｉシステムなどの可視光通信システム、および／またはＭＥＭＳ走査ミラーもしくはデジタル光処理ユニットなどのビーム整形要素を用いた静的もしくは動的な空間パターニングによる光の集束と表示とを用いた通信、ならびに内蔵センサフィードバックによりトリガされる通信といった通信システムへの採用が可能である。

いくつかの態様は、可視光の放射と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射との両方のために構成される。可視光の必要性および有用性は明確に理解されているが、可視領域でない照射波長帯域を提供するのが望ましい場合が多い。一例では、暗視のためにＩＲ光照射が使用される。暗視装置またはＩＲ光検出装置は、民間の分野、および地方自治体または政府の分野の両方で、防衛、保安、探索および救助、ならびにレクリエーション活動において重要な役割を果たす。周囲光がない状態または少ない状態で視認能力を提供することによって、暗視技術は、ハンティング、ゲーム、運転、位置の特定、検出、個人保護などを含むいろいろな用途のために、消費者市場に広く採用されている。生物学的手段および技術的手段のいずれであろうと、暗視およびＩＲ光検出は、十分なスペクトル領域および十分な強度範囲の組み合わせによって可能になる。このような検出は、二次元画像処理、または距離測定などの三次元距離計測、またはＬＩＤＡＲなどの三次元画像処理用とすることができる。

いくつかの態様は、可視光および非可視光の照射を得ることが可能な光照射源を形成するために、白色光ならびに、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光といったレーザベースの可視光を放射するように構成された光源を提供する。この光源は、光キャビティを有して構成されたガリウムおよび窒素含有レーザダイオード励起源を備える。この光キャビティは、光導波路領域と、１つ以上のファセット領域とを含む。この光キャビティは、ガリウムおよび窒素含有材料に第１の駆動電流を供給するための電極を有して構成される。この第１の駆動電流は、ガリウムおよび窒素含有材料の光導波路領域内を伝搬する電磁放射に光学利得を与える。この電磁放射は、紫外、紫色、青色、緑色、または赤色の波長領域における第１のピーク波長によって特徴付けられる指向性電磁放射として、１つ以上のファセット領域のうちの少なくとも１つを介して出力される。更に、この光源は、励起源からの指向性電磁放射を受けるための経路に光学的に結合された、蛍光体部材などの波長変換部材を備える。この波長変換部材は、第１のピーク波長を有した指向性電磁放射の少なくとも一部を、第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換するように構成される。一態様において、出力は、少なくとも第２のピーク波長と、部分的に第１のピーク波長とを有して、レーザベースの可視光スペクトル成分を形成する白色スペクトルから構成される。一例において、第１のピーク波長は、青色の波長であり、第２のピーク波長は、黄色の波長である。光源は、必要に応じ、対象のターゲットまたは領域への照射のために、白色スペクトルおよび／または非可視スペクトルの光を指向させるように構成されたビーム整形器を備える。

一態様では、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲのレーザダイオードおよび／または発光ダイオードが、マルチバンド発光源のＵＶ、紫色、および／またはＩＲの発光成分をそれぞれ形成するために含まれる。ＵＶ、紫色、および／またはＩＲのレーザダイオードは、それぞれ、駆動電流を供給するための電極を有して構成された光学キャビティを備えていてもよい。駆動電流は、光導波路領域を伝搬する電磁放射に光学利得を与える。電磁放射は、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの領域におけるピーク波長によって特徴付けられる指向性電磁放射として、１つ以上のファセット領域のうちの少なくとも１つを介して出力される。一構成において、指向性電磁放射は、波長変換部材が放射の光経路内にあって、励起源からの指向性電磁放射を受け取るように、波長変換部材と光学的に結合される。ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射は、波長変換部材に入射すると、少なくとも一部が波長変換部材から反射され、第１および第２のピーク波長を有した白色放射と同じ光経路内に再び指向されることになる。ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射は、可視光とほぼ同一の対象のターゲットまたは領域への照射のために出力のＩＲ放射を方向付けるように構成されて選択的に設けられるビーム整形器を介して指向するようにしてもよい。この態様では、装置が、駆動電流を個別に有効化し、第１の駆動電流のみを有効化して、可視光源を得たり、１つまたは複数の更なる駆動電流を有効化して、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源を得たりするようにしてもよいし、可視光源と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源とを同時に得るようにしてもよい。いくつかの用途では、検出のために、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光照射源のみを使用することが望ましい場合がある。物体が検出されると、可視光源を動作させるようにしてもよい。

別の態様では、マルチバンド発光源のＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射成分をもたらす、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの領域における放射を得るために、１つ以上の付加的波長変換部材を備えていてもよい。蛍光体部材などの１つ以上の付加的波長変換部材は、ポンプ光を受けて吸収し、より長い波長の光を放出するように構成してもよい。この態様では、マルチバンド光源が、可視光を放出するための第１の波長変換部材と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光を放出するための１つ以上の付加的波長変換部材とを備える。一例において、波長変換部材は、第１の波長変換部材からの白色放射が、１つ以上の付加的波長変換部材からのＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射とは別の空間的位置から放射されるように、並んで、または隣接した配置で構成される。この例において、波長変換部材は、別個のレーザダイオード部材によって励起するようにしてもよく、一態様では、第１の波長変換部材が、ＵＶ、紫色、青色、または緑色のレーザダイオードといった第１のガリウムおよび窒素含有レーザダイオードによって励起される。その他の波長変換部材は、ＵＶ、紫色、青色、または緑色のレーザダイオードなどの、１つ以上の付加的なガリウムおよび窒素含有レーザダイオードによって励起するようにしてもよく、当該その他の波長変換部材は、ガリウムおよびヒ素含有材料またはインジウムおよびリン含有材料など、赤色またはＩＲの波長領域で機能する異なる材料系から形成された１つ以上の付加的レーザダイオードによって励起するようにしてもよい。これらの態様では、第１のレーザダイオードが、第１の駆動電流によって励起され、１つ以上の付加的レーザダイオードが、更なる駆動電流によって励起される。駆動電流は、独立して有効化することができるので、マルチバンド発光源は、第１の駆動電流のみを有効化して、可視光源を得たり、別の駆動電流を有効化して、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源を得たりするようにしてもよいし、全ての駆動電流を有効化して、可視光源と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源とを得るようにしてもよい。

別の例では、複数の波長変換部材を、上下に積み重ねた配置で構成してもよい。好ましくは、第１の波長変換部材を、波長変換部材の積層体の主放射面と同じ側に配置して、その他の波長変換部材から放射されたＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光が、認識し得る程度に吸収されることなく、第１の波長変換部材を通過することができるようにするのがよい。即ち、反射モードの構成において、可視光を放出する第１の波長変換部材は、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光を放出するその他の波長変換部材の最上部に配置することにより、第１の波長変換部材の放射面を出る可視光の放射ならびに、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射が、有効な光として集束されるようにしてもよい。即ち、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射は、第１および第２のピーク波長を有した白色放射と同じ光経路内に放出される。この積層構成では、共通のガリウムおよび窒素含有レーザダイオード部材を、第１の波長変換部材と、いずれかの付加的波長変換部材との両方の励起源として構成するようにしてもよい。ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射および可視光の放射は、積層波長変換部材の同一面の、ほぼ同じ領域内から出ることになるので、集束光学系および平行化光学系といった単純な光学系を用いて、可視光の放射、ならびにＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射の両方を、同じターゲット領域に向けて投射し、指向させることができる。この構成では、第１の駆動電流によりレーザダイオード部材を励起することにより、可視光の放射と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射との両方がなされることになる。ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光を放出する波長変換部材を積層体の放射側に配置することにより、第１の波長変換部材からの可視光の放射が、１つ以上の付加的波長変換部材からのＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射を励起するように機能するといった、別の上下に積層された波長変換部材が可能である。

別の例において、上下に積層された波長変換部材は、別個のレーザダイオード部材によって励起するようにしてもよく、一態様において、第１の波長変換部材は、ＵＶ、紫色、または青色のレーザダイオードといった第１のガリウムおよび窒素含有レーザダイオードによって励起され、１つ以上の付加的波長変換部材のそれぞれは、１つ以上のガリウムおよび窒素含有レーザダイオード、および／またはガリウムおよびヒ素含有材料もしくはインジウムおよびリン含有材料といった、赤色またはＩＲの波長領域で機能する異なる材料系から形成された１つ以上の付加的レーザダイオードによって励起するようにしてもよい。これらの態様についての１つの考察事項は、関連する波長変換部材において吸収される一方、それ以外の波長変換部材においては実質的に吸収されない動作波長を有した１つ以上の付加的レーザダイオードを選択することにより、１つ以上の付加的レーザダイオードが動作すると、放射が、関連する波長変換部材以外の波長変換部材を通過し、関連する波長変換部材を励起して、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの放射を生成するようにすることである。その結果、第１のレーザダイオード部材は、主に、第１の波長変換部材を活性化して可視光を発生させ、その他のレーザダイオード部材は、主に、それらに関連する波長変換部材を活性化して、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光を発生させる。このような波長変換部材の積層構成の形式の利点は、第１のレーザダイオードが、第１の駆動電流によって励起され、１つ以上の付加的レーザダイオードが、別個の駆動電流によって励起されるので、波長変換部材を独立して動作させることにより、マルチバンド発光源が、可視光源や、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源をもたらすことが可能となり、また可視光源と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源とを同時にもたらすことが可能となることである。

一態様による更に別の例において、波長変換部材は、単一の複合波長変換部材を形成するように組み合わされていてもよい。これは、蛍光体などの波長変換要素の混合物を単一の固体に焼結するなど、様々な方法で達成することができる。このような複合波長変換部材の構成では、可視光と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光との両方を発生させる励起源として、共通のガリウムおよび窒素含有レーザダイオード部材を構成するようにしてもよい。このような構成では、第１の駆動電流によりレーザダイオード部材を動作させると、可視光と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光との両方が励起されることになる。

これに代えて、ＵＶ、紫色、または青色の放射を、ガリウムおよび窒素含有レーザダイオードによって励起し、ＩＲの放射を、ガリウムおよびヒ素含有材料、またはインジウムおよびリン含有材料といった、赤色またはＩＲの波長領域で動作する異なる材料系から形成されたレーザダイオードによって励起するようにしてもよい。この態様についての１つの考察事項は、複合波長変換部材の関連する要素に実質的に吸収される一方、複合波長変換部材のその他の発光要素には実質的に吸収されないような動作波長を有したレーザダイオードを選択することにより、レーザダイオードが動作したときに、意図しない、または所望しない放射を励起することがないようにすることである。ＵＶ、紫色、青色、またはＩＲの放射は、可視光の放射と同じ面および空間的位置から放出されることになるので、ＵＶ、紫色、青色、またはＩＲの放射は、第１および第２のピーク波長を有した白色放射と同じ光経路内に容易に指向される。この後、ＵＶ、紫色、青色、またはＩＲの放射、ならびに白色放射は、対象のターゲットを照射するために出力光を方向付けるように構成された任意のビーム整形器を介して指向するようにしてもよい。この態様において、駆動電流を独立して有効化し、装置が、可視光源、またはＩＲ光源をもたらしたり、または可視光源と、ＵＶ、紫色、青色、またはＩＲの光源とを同時にもたらすようにしてもよい。

このような波長変換部材の積層構成の形式の利点は、レーザダイオードが別個の駆動電流によって励起されることになるので、異なる波長変換部材を、独立して活性化できることである。

いくつかの態様において、本考案は、可視光通信のために構成されたマルチバンド光源を提供する。この光源は、モデムおよびドライバを有したコントローラを備える。モデムは、データ信号を受信するように構成される。コントローラは、ドライバを動作させて、データ信号に基づき、駆動電流および変調信号を生成させる１つ以上の制御信号を生成するように構成される。更に、この光源は、１つ以上の発光体を備える。駆動電流は、１つ以上の発光体の光導波路領域内を伝播する電磁放射に光学利得を与える。電磁放射は、ＵＶ、紫色、青色、および／またはＩＲの波長領域における指向性電磁放射として、１つ以上のファセット領域のうちの少なくとも１つを介して出力される。指向性電磁放射は、ドライバによって供給される変調信号を使用し、データ信号を搬送するように変調される。また、この光源は、指向性電磁放射を方向付けし、フィルタリングし、または分割するように構成された経路を備えていてもよい。更に、この光源は、この経路に光学的に結合されて、ポンプ光デバイスから指向性電磁放射を受け取る波長変換部材を備える。波長変換部材は、第１のピーク波長を有した指向性電磁放射の少なくとも一部を、第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換し、少なくとも第２のピーク波長と、部分的に第１のピーク波長とを含む白色スペクトルを出力するように構成される。更に、この光源は、対象のターゲットへの照射、および第１のピーク波長を有する指向性電磁放射の少なくとも一部を介した、対象のターゲットにおける受信機へのデータ信号の送信のために、白色スペクトル光を方向付けするように構成されたビーム整形器を備える。

本明細書で使用する用語「モデム」は、通信デバイスを指す場合がある。また、このデバイスは、無線、有線、ケーブル、または光による通信リンク、およびこれらのいずれかの組合せのための、様々な別のデータ送受信デバイスも含めることができる。一例において、このデバイスは、適切なフィルタおよびアナログフロントエンドを備えた、送信機付き受信機、即ちトランシーバを含むことができる。一例において、このデバイスは、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）や、ジーウェーブ（Ｚｅｅｗａｖｅ）などを含むメッシュネットワークのような無線ネットワークに結合することができる。一例において、無線ネットワークは、８０２．１１無線標準規格またはその同等規格に基づくものとすることができる。一例において、無線デバイスは、３Ｇ、ＬＴＥ、および５Ｇなどといった電気通信ネットワークに接続可能とすることもできる。一例において、このデバイスは、イーサネットなどの物理層に接続することができる。また、このデバイスは、駆動デバイスまたは増幅器に結合されたレーザを含む光通信との接続が可能である。もちろん、別の変形、改変、および代替があってもよい。

一態様によれば、可視光の放射、および紫色またはＵＶの放射のために構成された光源は、第１のポンプ光デバイスとして構成された窒素含有レーザダイオードを備え、当該窒素含有レーザダイオードは、光学キャビティを備え、当該光学キャビティは、光導波路領域と、１つ以上のファセット領域とを含み、窒素含有レーザダイオードは、ファセット領域のうちの少なくとも１つを介して指向性電磁放射を出力するように構成され、窒素含有レーザダイオードから出力される指向性電磁放射は、第１のピーク波長によって特徴付けられ、第１の波長変換部材が、第１のポンプ光デバイスからの指向性電磁放射を受け取る経路に光学的に結合され、当該第１の波長変換部材は、第１のピーク波長を有した指向性電磁放射の少なくとも一部を、第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換し、少なくとも第２のピーク波長を含む白色放射として可視光の放射を生成するように構成され、光源は、紫色またはＵＶの放射をもたらす紫色またはＵＶ放射レーザダイオードを有して構成され、当該紫色またはＵＶ放射レーザダイオードは、第３のピーク波長により特徴付けられる指向性電磁放射を出力するように構成され、当該第３のピーク波長は、電磁スペクトルの紫色またはＵＶの部分の波長によって特徴付けられ、パッケージ部材が、ベース部材を有して構成され、少なくとも１つの共通支持部材が、少なくとも窒素含有レーザダイオード部材および第１の波長変換部材を支持するように構成される。

一態様において、光源は、ＩＲの放射をもたらすＩＲ放射レーザダイオードを更に備え、当該ＩＲ放射レーザダイオードは、ＩＲ領域にある第４のピーク波長によって特徴付けられる電磁放射を出力するように構成される。

別の態様において、第１のピーク波長は、４２０ｎｍ～４８０ｎｍの青色波長範囲にあり、紫色またはＵＶの放射は、２７０ｎｍ～３９０ｎｍのＵＶ波長範囲、または３９０ｎｍ～４２５ｎｍの紫色波長範囲にある。

別の態様は、対象のターゲットへの照射のために、可視光の放射、および紫色またはＵＶの放射を方向付けするように構成されたビーム整形器を更に備える。ビーム整形器は、白色スペクトル光の方向付け、平行化、および／または集束により、その角度分布を少なくとも変更するように構成された、遅軸平行化レンズ、速軸平行化レンズ、非球面レンズ、ボールレンズ、全反射（ＴＩＲ）光学系、放物レンズ光学系、屈折光学系、および微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーの群から選択された光学素子の１つまたは組合せを備えていてもよい。

別の態様において、窒素含有レーザダイオードは、３９０ｎｍ～４２０ｎｍの紫色波長領域、または４２０ｎｍ～４８０ｎｍの青色波長領域にある第１のピーク波長の光を放出するガリウムおよび窒素含有レーザダイオードである。

別の態様において、第１の波長変換部材は、第１のポンプ光デバイスからの第１の波長を有した指向性電磁放射が、波長変換部材の励起面に入射するように、反射モードの動作によって特徴付けられ、波長変換部材からの第２の波長の主放射は、当該波長変換部材の同じ励起面から放出される。第１の波長変換部材は、紫色またはＵＶ放射レーザダイオードから指向性電磁放射を受け取るための経路に光学的に結合されていてもよく、第１の波長変換部材は、紫色またはＵＶの放射を反射および／または散乱するように構成され、紫色またはＵＶの放射と、可視光の放射とは、同じ空間領域内で重なり合う。

別の態様において、第１の波長変換部材は、第１のポンプ光からの第１の波長を有した指向性電磁放射が、波長変換部材の励起面に入射するように、透過モードの動作によって特徴付けられ、波長変換部材からの第２の波長の主放射が、放射面から放出され、当該放射面は、波長変換部材において励起面とは反対側にある。第１の波長変換部材は、紫色またはＵＶレーザダイオードからの指向性電磁放射を受け取るための経路に光学的に結合されていてもよく、波長変換部材は、紫色またはＵＶの放射を透過および／または散乱させるように構成され、紫色またはＵＶの放射と、可視光の放射とは、同じ空間領域内で重なり合う。

別の態様において、第１の波長変換部材は、蛍光体材料から構成され、当該蛍光体材料は、Ｃｅがドープされたセラミックイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、またはＣｅがドープされた単結晶ＹＡＧ、またはバインダ材料を含む粉末ＹＡＧから構成され、この蛍光体材料の部材は、光ワット当たり少なくとも５０ルーメンの光変換効率を有する。

別の態様において、紫色またはＵＶ放射レーザダイオードは、窒素を含有する。

別の態様において、パッケージは、表面実装デバイス（ＳＭＤ）パッケージであり、ＳＭＤパッケージのベース部材から共通支持部材が構成される。

別の態様において、パッケージは、ＴＯ缶形、フラットパッケージ形、またはバタフライ形から選択される。

別の態様において、少なくとも第２のピーク波長を有した可視光の放射が光ファイバ部材に結合され、または第３のピーク波長を有した紫色またはＵＶの放射が光ファイバ部材に結合され、または少なくとも第２のピーク波長を有した可視光の放射と、第３のピーク波長を有した紫色またはＵＶの放射との両方が光ファイバ部材に結合され、光ファイバ部材は、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）またはマルチモードファイバ（ＭＭＦ）であり、光ファイバ部材は、約１μｍ～１０μｍ、約１０μｍ～５０μｍ、約５０μｍ～１５０μｍ、約１５０μｍ～５００μｍ、約５００μｍ～１ｍｍ、約１ｍｍ～５ｍｍ、または５ｍｍを超える範囲のコア径を有する。光ファイバ部材は、トランスポートファイバおよび漏洩散乱ファイバのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。

別の態様において、光源は、１つ以上のセンサと、光源に入力信号を供給するコントローラとを更に備え、１つ以上のセンサは、フィードバック電流またはフィードバック電圧をコントローラに供給して、１つ以上の制御信号のうちの少なくとも１つを調整し、可視光の放射および／または紫色もしくはＵＶの放射の輝度を調整するように、フィードバックループ回路内に構成される。

別の態様において、光源は、スポット照明、検出、撮像、投射ディスプレイ、空間的に動的な照明装置、ＬＩＤＡＲ、ＬｉＦｉ、可視光通信、一般照明、商用の照明および表示、自動車用照明、自動車用の通信および／または検出、防衛および保安、探索および救助、産業処理、インターネット通信、または農業もしくは園芸を含む１つまたは複数の用途で使用するように構成される。

更に別の態様において、光源は、水の浄化、空気の浄化、表面の清浄、または消毒を含む１つまたは複数の用途で使用するように構成される。

別の態様によれば、可視光の放射、および紫色またはＵＶの放射のために構成された光源は、第１のポンプ光デバイスとして構成された窒素含有レーザダイオードを備え、当該窒素含有レーザダイオードは、光学キャビティを備え、当該光学キャビティは、光導波路領域と、１つ以上のファセット領域とを含み、窒素含有レーザダイオードは、ファセット領域のうちの少なくとも１つを介して指向性電磁放射を出力するように構成され、窒素含有レーザダイオードから出力される指向性電磁放射は、第１のピーク波長によって特徴付けられ、第１の波長変換部材が、第１のポンプ光デバイスからの指向性電磁放射を受け取る経路に光学的に結合され、当該波長変換部材は、第１のピーク波長を有した指向性電磁放射の少なくとも一部を、第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換し、少なくとも第２のピーク波長を含む白色放射として可視光の放射を生成するように構成され、第１の波長変換部材は、指向性電磁放射が、当該第１の波長変換部材の励起面に入射し、当該励起面が、可視光の放射の主放射面となるように、反射モードで可視光の放射をもたらすように構成され、光源は、紫色またはＵＶの放射をもたらす紫色またはＵＶ放射レーザダイオードを有して構成され、当該紫色またはＵＶ放射レーザダイオードは、第３のピーク波長によって特徴付けられる指向性電磁放射を出力するように構成され、当該第３のピーク波長は、電磁スペクトルの紫色またはＵＶの部分の波長によって特徴付けられ、表面実装デバイス（ＳＭＤ）パッケージ部材が、ベース部材を有して構成され、少なくとも１つの共通支持部材が、少なくとも窒素含有レーザダイオード部材および第１の波長変換部材を支持するように構成され、当該少なくとも１つの共通支持部材は、ＳＭＤパッケージ部材のベース部材を備える。

更に別の態様によれば、システムは、可視光の放射、および紫色またはＵＶの放射のために構成された光源と、当該光源を封入するように構成されたパッケージとを備え、光源は、第１のポンプ光デバイスとして構成された窒素含有レーザダイオードを備え、当該窒素含有レーザダイオードは、光学キャビティを備え、当該光学キャビティは、光導波路領域および１つまたは複数のファセット領域を含み、窒素含有レーザダイオードは、ファセット領域のうちの少なくとも１つを介して指向性電磁放射を出力するように構成され、窒素含有レーザダイオードから出力される指向性電磁放射は、第１のピーク波長によって特徴付けられ、第１の波長変換部材が、第１のポンプ光デバイスからの指向性電磁放射を受け取る経路に光学的に結合され、当該波長変換部材は、第１のピーク波長を有した指向性電磁放射の少なくとも一部を、第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換し、少なくとも第２のピーク波長を含む白色放射として可視光の放射を生成するように構成され、光源は、紫色またはＵＶの放射をもたらす紫色またはＵＶ放射レーザダイオードを有して構成され、当該紫色またはＵＶ放射レーザダイオードは、第３のピーク波長によって特徴付けられる指向性電磁放射を出力するように構成され、当該第３のピーク波長は、電磁スペクトルの紫色またはＵＶの部分の波長によって特徴付けられ、少なくとも１つの共通支持部材が、少なくとも窒素含有レーザダイオード部材および第１の波長変換部材を支持するように構成される。

一態様において、システムは、浄化、清浄、または消毒から選択される用途で使用するように構成される。

以下の図面は、開示した様々な実施形態による例示の目的のための単なる例にすぎず、本考案の範囲の限定を意図するものではない。

ＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体の例示的な吸収スペクトルを示す図である。

一実施形態に係り、青色光の発生と白色光の放出とが同じ側で生じる反射モードで使用するように構成されたＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体からの拡散反射及び鏡面反射の測定結果を示すグラフである。

付加的な変更を伴わないレーザベースのスペクトルの例を示す図である。

一実施形態に係り、基本スペクトルに対する近ＵＶの４０５ｎｍのピークの付加を示す、レーザベースのスペクトルの一例である。

一実施形態に係り、近ＩＲスペクトルの８５０ｎｍおよび９０５ｎｍのレーザ光の含有を示す、レーザベースのスペクトルの一例である。

一実施形態に係り、図３に示す白色光の基本スペクトルを伴う近ＵＶおよび近ＩＲのスペクトルの両方を示すレーザベースのスペクトルの一例である。

ＣＡＳＮ：Ｅｕ^２＋についての拡散反射を示すレーザベースのスペクトルの一例である。

一実施形態に係り、近ＵＶおよび近ＩＲのレーザと共にＹＡＧ：Ｃｅ^３＋およびＣＡＳＮ：Ｅｕ^３＋の蛍光体を使用する、４０００Ｋ昼白色の全体例を示すレーザベースのスペクトルの一例である。

一実施形態に係り、温白色スペクトル領域まで色を更に拡張するために使用することも可能な、Ｓｒ含有ｓ－ＣＡＳＮ赤色蛍光体の付加を示す、レーザベースのスペクトルの一例である。

いくつかの実施形態に係り、青色レーザダイオードと、ＵＶまたは紫色レーザダイオードとを備えるレーザダイオード源を示す、簡略図である。

本考案のいくつかの実施形態は、ガリウムおよび窒素含有レーザダイオードベースの白色光源と組み合わされたＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源を有して構成されるシステムまたは装置を提供する。可視スペクトル、ＵＶスペクトル、紫色スペクトル、および／またはＩＲスペクトルを放射する能力を有するシステムまたは装置は、少なくともマルチバンド発光源である。いくつかの実施形態において、システムまたは装置は、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源、および／またはレーザベースの白色光照射光源を動作させることが可能なフィードバックループを形成するセンサを備える。単なる一例として、いくつかの実施形態は、一般照明、商用の照明および表示、自動車用の照明および通信、防衛および保安、探索および救助、産業処理、インターネット通信、農業、または園芸の用途における、スポット照明、検出、撮像、投射ディスプレイ、空間的に動的な照明デバイスおよび方法、ＬＩＤＡＲ、ＬｉＦｉ、可視光通信デバイス、ならびにこれらの様々な組合せのための、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光、ならびに可視光の照射能力を有して構成された、リモートの統合型スマートレーザ照射デバイスを提供する。いくつかの実施形態に係る統合型光源は、植物の生育を最適化するための園芸用などといった、多くの用途のために、ライトフィディリティ（ＬｉＦｉ）通信装置として、自動車のヘッドライト、一般照明源、保安用光源、探索用光源、防御用光源に組み込むことができる。

一態様において、照射システムのガリウムおよび窒素含有レーザダイオードは、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光照射のために構成され、マルチスペクトルのスポットライト、撮像、検出、および探索の用途に採用可能である。いくつかの実施形態は、レーザベースの白色光源と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの光源とを有して構成され、可視波長帯域と、ＵＶ、紫色、および／またはＩＲの波長帯域との両方で光を放出することが可能であり、１つの帯域で選択的に動作するか、または複数の帯域で同時に動作するように構成される。このマルチバンド発光源は、ＬｉＦｉシステムのような可視光通信システムなどの通信システム、ＭＥＭＳ走査ミラーまたはデジタル光処理ユニットなどのビーム整形要素を使用した静的または動的な空間パターン形成を伴う光の集束および表示を用いる通信、および内蔵センサのフィードバックによりトリガされる通信に採用することができる。

いくつかの実施形態は、白色光および赤外光といったレーザベースの可視光の放射により、可視光およびＩＲの照射を得ることが可能な照射源を形成するために構成された光源を提供する。光源は、光キャビティを有して構成された、ガリウムおよび窒素含有レーザダイオード励起源を備える。光キャビティは、光導波路領域と、１つ以上のファセット領域とを含む。光学キャビティは、ガリウムおよび窒素含有材料に第１の駆動電流を供給するための電極を有して構成される。第１の駆動電流は、ガリウムおよび窒素含有材料の光導波路領域内を伝搬する電磁放射に光学利得を与える。電磁放射は、紫外、青色、緑色、または赤色の波長領域にある第１のピーク波長によって特徴付けられた指向性電磁放射として、１つ以上のファセット領域のうちの少なくとも１つを介して出力される。更に、光源は、励起源からの指向性電磁放射を受け取るための電磁放射経路に光学的に結合された、蛍光体部材などの波長変換部材を備える。波長変換部材は、第１のピーク波長を有した指向性電磁放射の少なくとも一部を、第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換するように構成される。一実施形態において、出力は、少なくとも第２のピーク波長と、部分的に第１のピーク波長とを有し、いくつかの実施形態によるレーザベースの可視光スペクトル成分を形成する白色スペクトルから構成される。一例において、第１のピーク波長は青色波長であり、第２のピーク波長は黄色波長である。必要に応じ、光源は、対象の標的または領域への照射のために、白色スペクトルの光を方向付けるように構成されたビーム整形器を備える。

非明所視の理由から、固体照明に関わる多くの波長領域がある。産業のいくつかの例および関連する波長を表１に示す。大まかに言えば、全ての波長を光化学の用途に利用することができ、波長領域は、様々な量のエネルギを搬送し、従って、様々な結合強度と相互作用する。例えば、７～１３ｅＶの光子エネルギを有したＶＵＶは、水および酸素をラジカルに開裂する上で十分に強力である。ＵＶ－Ａは、ＶＵＶよりも低エネルギであるが、皮膚におけるビタミンＤの生成を促進することが可能であり、空気浄化および細菌消毒に使用することができる。最低エネルギ領域である近ＩＲでの、熱画像処理およびＬＩＤＡＲにおける最近の進展が注目される。
表１

一般に、可視光源に、これらの紫外（ＵＶ）および赤外（ＩＲ）の波長領域の光源を含めることには、多くの実現可能な用途および利点がある。例えば、近ＩＲ領域のレーザのような光源を含めることによって、可視光源は、赤外線照射または熱画像を提供し、ＬＩＤＡＲの用途において、深度検出または３Ｄ画像検知信号を提供し、高速データ伝送を可能にすることによって通信リンクを提供し、外用薬の活性化や組織治癒の促進といった医療上の利益を提供するように機能することも可能である。可視光の機能とＩＲ光の機能とを独立して制御することにより、ＩＲ領域におけるこれらの利点または能力は、白色光の照射機能と同時に、または別々に達成することができる。いくつかの実施形態において、ＩＲ光源は、レーザベースの可視光源内に含まれる。

いくつかの実施形態において、可視レーザベースの白色光源は、可視光スペクトルの高エネルギ側にある、ＵＶ－Ａまたは紫色の波長範囲の光源などの付加光源を備える。この場合、３２０ｎｍ～４００ｎｍの範囲、または４００ｎｍ～４２０ｎｍなど、より長い紫色の波長までの範囲の付加光源を光源に含めて、水の浄化、空気の浄化、および表面の清浄などの機能を実行することができる。ＵＶまたは可視光の光源は、レーザダイオードによって生成可能とすることが好ましいが、発光ダイオードから発生させるようにしてもよい。清浄作用は、光が分解する際に生じ、最終的に細菌、ウイルス、病原菌を破壊する。このＵＶ波長範囲のより低いエネルギ側では、非常に効果的な清浄および消毒を行うために、より長い暴露時間が必要となる可能性がある。しかしながら、このＵＶの低エネルギ領域についての強力な利点は、特に波長が３９０ｎｍ～４１５ｎｍの範囲まで増加するので、人間の暴露に対して安全であることである。４０５ｎｍなど、３９０ｎｍ～４１５ｎｍの波長範囲にある波長を伴う、これらＵＶ－Ａまたは紫色の光源を、可視光源に含めることによって、ほぼ連続的かつ安全な方法でＵＶ－Ａ光を活性化し、清浄／消毒効果を環境に提供することができる。

一実施形態において、ＵＶ－Ａ光または紫色光は、可視光レーザベースの白色光源内に含まれるレーザダイオードによって生成される。これに代わる実施形態において、ＵＶ－Ａ光または紫色光は、発光ダイオードなど、異なるタイプの光源によって生成される。ＵＶ－Ａ光または紫色光は、可視光を必要とするときに、可視白色光の照射と同時に動作させることが可能であり、また、業務の停止中、または十分な環境光がある場合など、可視光を必要としないときに動作させることが可能である。これにより、連続的な清浄／消毒の結果を得るために、常にＵＶ－Ａ光源または紫色光源に光の放出を行わせることが可能となる。最終的な効果は、光源が、より安全でより清潔な環境を提供できることであり、これは、病院、学校、レストラン、ホテル、ショッピングセンタ、オフィス、家庭などを含む、事実上あらゆる場所で、用途を見出し得るものである。いくつかの実施形態において、ＵＶ－Ａ光源、または４０５ｎｍ光源など、３９０ｎｍ～４１５ｎｍの範囲の光源は、レーザベースの可視光源内に含まれる。ＵＶ－Ａ光源、または４００ｎｍ～４１５ｎｍの範囲の紫色光源は、この波長範囲で光を放出するレーザダイオードである。いくつかの実施形態において、レーザベースの光源は、消毒用ＵＶ光および可視白色光を光源から放出すべきときを制御可能な照射アルゴリズムを確立するために、フィードバックループおよび／または演算機能もしくは入力のためのセンサを備える。

いくつかの用途において、３２０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲のＵＶ－Ａ光または紫色光は、レーザダイオードによって生成され、高データレート符号化データを受信機に送信して、いくつかの実施形態による通信リンクを形成するデータ伝送媒体として機能することが可能である。別の用途において、３２０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲のＵＶ－Ａ光または紫外光は、レーザダイオードによって生成され、飛行時間の計測を用いて距離を検出する検出装置などの深度検出装置または測距装置における検出用の光として機能することが可能である。更に別の用途において、３２０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲のＵＶ－Ａ光または紫外光は、レーザダイオードによって生成され、空間座標の２Ｄアレイの深度を計測して３Ｄ画像を生成する３ＤのＬｉＤＡＲシステムにおいて、検出用の光として機能することが可能である。

いくつかの実施形態では、レーザベースの白色光源に、より高エネルギのＵＶ光源が含まれる。これらの実施形態において、ＵＶ光源は、２００ｎｍ～２８０ｎｍのＵＶ－Ｃ波長範囲、または２８０ｎｍ～３２０ｎｍのＵＶ－Ｂ波長範囲で動作することができる。このような、より高エネルギの波長の付加により、ＵＶ－Ａまたは紫色の波長のものと比較して、より迅速かつより強力な浄化および消毒の特性を、レーザベースの白色光源にもたらすことが可能となる。これらの波長を、消毒、浄化、および清浄のために使用する場合、人間または動物の長期の暴露は、健康に悪影響を及ぼす可能性があるので、適切な安全性の考慮および制御を行うことが非常に重要である。一実施形態において、ＵＶ－Ｂ光またはＵＶ－Ｃ光は、可視レーザベースの白色光源内に含まれたレーザダイオードによって生成される。これに代わる実施形態において、ＵＶ－Ｂ光またはＵＶ－Ｃ光は、発光ダイオードなどの異なるタイプの光源によって生成される。

いくつかの実施形態において、ＵＶ－ＣまたはＵＶ－Ｂの光源を含むレーザベースの白色光源は、過度の暴露を回避するために、固定の期間だけＵＶ光が活性化されるか、または人間もしくは動物が存在しない特定の時間に、ＵＶ光が活性化され得るように構成される。白色光の放出とＵＶ光の放出との独立した制御により、使用者によって決定されるとおりの清浄および消毒の機能を、光源が提供することが可能となり、これは、安全かつ効果的な消毒を可能にするために、誰もいない夜間のオフィススペース、病院および医療現場における患者の訪問／滞在の合間、閉店中の店舗およびショッピングセンタなどであってもよい。いくつかの実施形態において、レーザベースの光源は、消毒用ＵＶ光および可視白色光を光源から放出するべきときを制御可能な照射アルゴリズムを確立するために、フィードバックループおよび／または演算機能もしくは入力のためのセンサを備える。

いくつかの用途において、３２０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲のＵＶ－Ｃ光またはＵＶ－Ｂ光は、高データレート符号化データを受信機に送信して、いくつかの実施形態による通信リンクを形成するデータ伝送媒体として機能することが可能である。別の用途において、３２０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲のＵＶ－Ｃ光またはＵＶ－Ｂ光は、飛行時間の計測を用いて距離を検出する検出装置などの深度検出装置または測距装置における検出用の光として機能することが可能である。更に別の用途において、３２０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲のＵＶ－Ｃ光またはＵＶ－Ｂ光は、空間座標の２Ｄアレイの深度を計測して３Ｄ画像を作成する３ＤのＬｉＤＡＲシステムにおいて、検出用の光として機能することが可能である。

別の実施形態では、レーザベースの白色光源に、１００ｎｍ～２００ｎｍのＶＵＶ範囲で動作する光源が含まれる。このような遠ＵＶ光源は、白色光源と組み合わせた場合、様々な用途に使用することができる。高エネルギのＶＵＶ光の安全でない使用を回避するために、安全上の考慮事項を採用する必要があることになる。

いくつかの実施形態では、レーザベースの白色光源に、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲にある放射ピーク波長を有したＵＶレーザ、および／または４００ｎｍ～４１０ｎｍ、もしくは４２５ｎｍまでの波長範囲で作動する紫色レーザダイオードが含まれる。いくつかの好ましい実施形態において、レーザベースの白色光源は、黄色放射ＹＡＧベースの蛍光体をポンピングして白色光を発生させる青色レーザダイオードを使用し、この蛍光体は、反射モードで動作される。理想的な構成では、ＵＶおよび／または紫色の放射が、青色レーザダイオードと実質的に同じスポットにおいて蛍光体に入射することにより、生成された白色放射と、散乱／反射されたＵＶおよび／または紫色の放射とが、実質的に空間的に重なり合うようになっている。一例が、図１０Ａ～１０Ｃに示されており、白色光とＵＶまたは紫色の放射との組み合わせが放出されるようにしてもよいし（図１０Ａ）、白色光が放出されるようにしてもよいし（図１０Ｂ）、ＵＶまたは紫色の放射が放出されるようにしてもよい（図１０Ｃ）。同様に、いくつかの実施形態は、青色レーザダイオード、ＵＶレーザダイオード、および紫色レーザダイオードを含んでいてもよい。白色光の放出と、同じ空間位置からのＵＶおよび／または紫色の放射とを有することによって、共通の光学素子または光学系を使用して、白色光と、ＵＶおよび／または紫色の放射とを投射し、方向付けることが可能となる。このような反射モードの用途では、ＵＶおよび／または紫色の放射とＹＡＧ蛍光体との相互作用を慎重に考慮する必要がある。別の実施形態において、蛍光体部材は、透過モードで動作する。

白色光源にＵＶおよび／または紫色のレーザダイオード、および／またはＩＲ放射レーザダイオードを含む実施形態では、対象の波長領域におけるＵＶおよび／またはＩＲの光との蛍光体の相互作用に関して構成を最適化することができるよう、ＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体の拡散反射および鏡面反射を把握する必要がある。このために、図２は、青色の放射と白色光の放出とが同じ側で生じる反射モードの用途で使用するように構成されたＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体からの、測定された拡散反射および鏡面反射を示している。このような構成では、ＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体の副成分が、３５０ｎｍ～１０００ｎｍの波長に対し、良好な反射体として作用することが明らかである。３５０ｎｍ未満では、透過および吸収の両方の増加と一致して、反射が減少する。

ＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体が、３５０ｎｍ～１０００ｎｍで良好な反射率をもたらすことが判ったということは、ＶＵＶおよびＵＶ－Ｃの一部を除いて、表１に記載した波長領域の多くが、ＹＡＧ材料から反射されることを意味する。これにより、３５０ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の固体光源を、反射モードの構成に含め、それらの光がＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体の表面で反射され、デバイスから放出される発光の一部となるようにすることが可能となる。反射モードの構成における、このような動作は、反射特性と反射モードの構成とに基づく非可視光の用途への適用に直接役立つものとなる。なお、透過モードの構成では、非可視光が装置の内部に反射して戻って失われるので、装置から非可視光が出てくることにならないことに留意されたい。

レーザベースの６０００Ｋ白色スペクトルの基本スペクトルと、この基本スペクトルへの可能な付加について考察する。図３は、付加による変更を伴わない典型的なレーザベースのスペクトルを示す。このスペクトルは、５６０ｎｍ付近を中心とする広いピークを有したＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体を励起する青色レーザの４４６ｎｍピーク波長を有する。

デバイスの反射モードの構成、およびこの構成における拡散反射により、色、フラックス、または明所視パラメータの変化を最小限に抑えて、更なるスペクトルの特徴の付加が可能である。図４は、基本スペクトルへの４０５ｎｍの近ＵＶピークの付加を示す。デバイスに４０５ｎｍのレーザを付加することにより、４０５ｎｍのピークを発生させるようにしてもよい。ＧａＮベースの近ＵＶレーザは、３８０ｎｍ～４３０ｎｍで実証されているが、ＹＡＧ蛍光体の反射は、反射の損失の前に、３５０ｎｍという低いレーザをサポートする。

基本スペクトルに対するこの種のスペクトルの付加は、近赤外領域にも用いてもよい。図５には、近ＩＲの８５０ｎｍおよび９０５ｎｍのレーザ光スペクトルの含有を示している。これら２つの波長は、ＩＲ光の照射、通信、およびＬＩＤＡＲにとって特に重要なものである。これらのスペクトルは、別々に付加してもよいし、図５に示すように、一緒に付加してもよい。これらのスペクトルは、白色光と同時に機能させてもよいし、別々のチャンネルとして機能させることもできる。近ＩＲレーザは、７００ｎｍ～１５００ｎｍの光を発生可能であり、この構成に適用できることになる。これらの付加は、これらスペクトルが可視範囲外にあるので、光源の全般的な明所視パラメータには影響を及ぼさない。この白色光は、依然として、図３の基本の白色光と同様のフラックスおよび色で知覚される。

更なる向上は、図６に示すように、近ＵＶスペクトルおよび近ＩＲスペクトルの両方を、図３の白色光の基本スペクトルと組み合わせるものである。全てのチャンネルは、一緒に機能させてもよいし、白色光、近ＵＶ、および／または近ＩＲで、別々に機能させてもよい。

光照射のための、その他の標準的な白色点は、白色光スペクトルと、関与する波長についての当該白色光の拡散反射とを変更するために選択された蛍光体に依存する近ＵＶおよび近ＩＲの波長の拡張範囲をサポートするようにしてもよい。この一例を、ＬＥＤ照明で使用されて、高演色性を有した温白色スペクトルを生成する［Ｓｒ，Ｃａ］ＡｌＳｉＮ：Ｅｕ^２＋蛍光体ファミリーについて示す。ＣＡＳＮ：Ｅｕ^２＋についての拡散反射が、図７に示されている。温白色の用途に使用される標準の赤色蛍光体は、近ＩＲ領域で良好な反射能力を提供するが、近ＵＶ領域では低い反射能力となることが明らかである。しかしながら、赤色蛍光体は、温白色スペクトルを生成するために、ＹＡＧ：Ｃｅ^３＋および／またはＬｕＡＧ：Ｃｅ^３＋といった黄色発光材料との組み合わせでのみ使用されるので、近ＵＶの反射能力は、温白色スペクトルについて近ＵＶおよび近ＩＲの反射能力の両方を可能にするＹＡＧ：Ｃｅ^３＋蛍光体によって提供される。

近ＵＶおよび近ＩＲのレーザと共にＹＡＧ：Ｃｅ^３＋およびＣＡＳＮ：Ｅｕ^３＋蛍光体を使用する４０００Ｋ昼白色光の全体例を図８に示す。

Ｓｒ含有ｓ－ＣＡＳＮ赤色蛍光体の付加を、図９に示すように、温白色スペクトル領域まで更に色を拡張するために採用することが可能である。前述した例と同様に、近ＵＶおよび近ＩＲの付加は、白色光の全体的な明所視特性に影響を及ぼすことはなく、非可視の機能性に関わるスペクトルを強化するものである。

Claims (15)

1. 可視光の放射、および紫色または紫外（ＵＶ）の放射のために構成された光源であり、当該光源は、
   第１のポンプ光デバイスとして構成された窒素含有レーザダイオードであって、光導波路領域と１つ以上のファセット領域とを含む光学キャビティを備え、前記ファセット領域のうちの少なくとも１つを介して指向性電磁放射を出力するように構成され、当該窒素含有レーザダイオードからの前記指向性電磁放射が、第１のピーク波長によって特徴付けられる、窒素含有レーザダイオードと、
   前記第１のポンプ光デバイスから前記指向性電磁放射を受け取る経路に光学的に結合され、前記第１のピーク波長を有した前記指向性電磁放射の少なくとも一部を、前記第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換し、少なくとも前記第２のピーク波長を含む白色放射として前記可視光の放射を生成するように構成された第１の波長変換部材と、
   前記紫色またはＵＶの放射をもたらす紫色またはＵＶ放射レーザダイオードであって、第３のピーク波長によって特徴付けられる指向性電磁放射を出力するように構成され、前記第３のピーク波長が、電磁スペクトルの紫色またはＵＶの部分の波長によって特徴付けられる、紫色またはＵＶ放射レーザダイオードと、
   ベース部材を有して構成されたパッケージ部材と、
   少なくとも前記窒素含有レーザダイオードおよび前記第１の波長変換部材を支持するように構成された少なくとも１つの共通支持部材と、
   を備える、光源。
2. 赤外放射をもたらす赤外放射レーザダイオードを更に備え、前記赤外放射レーザダイオードは、赤外領域にある第４のピーク波長によって特徴付けられる電磁放射を出力するように構成される、請求項１に記載の光源。
3. 前記第１のピーク波長は、４２０ｎｍ～４８０ｎｍの青色波長範囲にあり、前記紫色またはＵＶの放射は、２７０ｎｍ～３９０ｎｍのＵＶ波長範囲、または３９０ｎｍ～４２５ｎｍの紫色波長範囲にある、請求項１に記載の光源。
4. 対象のターゲットへの照射のために、前記可視光の放射と、前記紫色またはＵＶの放射とを方向付けるように構成されたビーム整形器を更に備え、前記ビーム整形器は、白色スペクトル光を方向付け、平行化、および／または集束して、その角度分布を少なくとも変更するように構成された、遅軸平行化レンズ、速軸平行化レンズ、非球面レンズ、ボールレンズ、全反射（ＴＩＲ）光学系、放物レンズ光学系、屈折光学系、および微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーの群から選択される光学素子のうちの１つまたは組合せを備える、請求項１に記載の光源。
5. 前記窒素含有レーザダイオードは、３９０ｎｍ～４２０ｎｍの紫色波長領域、または４２０ｎｍ～４８０ｎｍの青色波長領域にある第１のピーク波長の放射を行うガリウムおよび窒素含有レーザダイオードである、請求項１に記載の光源。
6. 前記第１の波長変換部材は、前記第１のポンプ光デバイスからの前記第１のピーク波長を有した前記指向性電磁放射が前記第１の波長変換部材の励起面に入射するように、反射モードの動作によって特徴付けられ、前記第１の波長変換部材からの前記第２のピーク波長の主放射が、前記第１の波長変換部材の同じ前記励起面から放射され、前記第１の波長変換部材は、前記紫色またはＵＶ放射レーザダイオードからの前記指向性電磁放射を受け取るための前記経路に光学的に結合され、前記第１の波長変換部材は、前記紫色またはＵＶの放射を、反射および／または散乱するように構成され、前記紫色またはＵＶの放射と、前記可視光の放射とが同じ空間領域内で重なり合う、請求項１に記載の光源。
7. 前記第１の波長変換部材は、前記第１のポンプ光デバイスからの前記第１のピーク波長を有した前記指向性電磁放射が、前記波長変換部材の励起面に入射し、前記第１の波長変換部材からの前記第２のピーク波長の主放射が、放射面から発光されるように、透過モードの動作によって特徴付けられ、前記放射面は、前記第１の波長変換部材において前記励起面とは反対側にあり、前記第１の波長変換部材は、前記紫色またはＵＶ放射レーザダイオードからの前記指向性電磁放射を受け取る前記経路に光学的に結合され、前記第１の波長変換部材は、前記紫色またはＵＶの放射を通過および／または散乱するように構成され、前記紫色またはＵＶの放射と、前記可視光の放射とは、同じ空間領域内で重複している、請求項１に記載の光源。
8. 前記第１の波長変換部材は、蛍光体材料からなり、前記蛍光体材料は、Ｃｅがドープされたセラミックイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、またはＣｅがドープされた単結晶ＹＡＧ、またはバインダ材料を含む粉末ＹＡＧからなり、前記蛍光体材料は、光ワット当たり少なくとも５０ルーメンの光変換効率を有する、請求項１に記載の光源。
9. 前記紫色またはＵＶ放射レーザダイオードは、窒素を含有する、請求項１に記載の光源。
10. 前記パッケージは、表面実装デバイス（ＳＭＤ）パッケージであり、前記共通支持部材は、前記ＳＭＤパッケージの前記ベース部材から構成される、請求項１に記載の光源。
11. 前記パッケージ部材は、ＴＯ缶形、フラットパッケージ形、またはバタフライ形から選択される、請求項１に記載の光源。
12. 少なくとも前記第２のピーク波長を有した前記可視光の放射が、光ファイバ部材に結合されるか、または前記第３のピーク波長を有した前記紫色またはＵＶの放射が、光ファイバ部材に結合されるか、または少なくとも前記第２のピーク波長を有した前記可視光の放射と、前記第３のピーク波長を有した前記紫色またはＵＶの放射との両方が、光ファイバ部材に結合され、前記光ファイバ部材は、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）またはマルチモードファイバ（ＭＭＦ）であり、前記光ファイバ部材は、約１μｍ～１０μｍ、約１０μｍ～５０μｍ、約５０μｍ～１５０μｍ、約１５０μｍ～５００μｍ、約５００μｍ～１ｍｍ、約１ｍｍ～５ｍｍ、または５ｍｍを超えるコア径を有し、前記光ファイバ部材は、トランスポートファイバおよび漏洩散乱ファイバの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の光源。
13. １つ以上のセンサと、前記光源に入力信号を供給するコントローラとを更に備え、前記１つ以上のセンサは、フィードバックループ回路に設けられ、前記コントローラにフィードバック電流またはフィードバック電圧を供給して、前記可視光の放射および／または前記紫色またはＵＶの放射の輝度を調整するための１つ以上の制御信号のうちの少なくとも１つを調整するように構成される、請求項１に記載の光源。
14. 可視光の放射、および紫色または紫外（ＵＶ）の放射のために構成された光源であり、当該光源は、
    第１のポンプ光デバイスとして構成された窒素含有レーザダイオードであって、光導波路領域と１つ以上のファセット領域とを含む光学キャビティを備え、前記ファセット領域のうちの少なくとも１つを介して指向性電磁放射を出力するように構成され、当該窒素含有レーザダイオードからの前記指向性電磁放射が、第１のピーク波長によって特徴付けられる、窒素含有レーザダイオードと、
    前記第１のポンプ光デバイスから前記指向性電磁放射を受け取る経路に光学的に結合され、前記第１のピーク波長を有した前記指向性電磁放射の少なくとも一部を、前記第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換し、少なくとも前記第２のピーク波長を含む白色放射として前記可視光の放射を生成するように構成された第１の波長変換部材であって、前記指向性電磁放射が前記第１の波長変換部材の励起面に入射し、前記励起面が前記可視光の放射の主放射面となるように、反射モードで前記可視光の放射をもたらすように構成された、第１の波長変換部材と、
    前記紫色またはＵＶの放射をもたらす紫色またはＵＶ放射レーザダイオードであって、第３のピーク波長によって特徴付けられる指向性電磁放射を出力するように構成され、前記第３のピーク波長が、電磁スペクトルの紫色またはＵＶの部分の波長によって特徴付けられる、紫色またはＵＶ放射レーザダイオードと、
    ベース部材を有して構成された表面実装デバイス（ＳＭＤ）パッケージと、
    少なくとも前記窒素含有レーザダイオード部材および前記第１の波長変換部材を支持するように構成され、前記ＳＭＤパッケージの前記ベース部材を備える、少なくとも１つの共通支持部材と、
    を備える、光源。
15. 可視光の放射、および紫色または紫外（ＵＶ）の放射のために構成された光源と、
    前記光源を封入するように構成されたパッケージと、
    を備えるシステムであり、
    前記光源は、
    第１のポンプ光デバイスとして構成された窒素含有レーザダイオードであって、光導波路領域と１つ以上のファセット領域とを含む光学キャビティを備え、前記ファセット領域のうちの少なくとも１つを介して指向性電磁放射を出力するように構成され、当該窒素含有レーザダイオードからの前記指向性電磁放射が、第１のピーク波長によって特徴付けられる、窒素含有レーザダイオードと、
    前記第１のポンプ光デバイスから前記指向性電磁放射を受け取るための経路に光学的に結合され、前記第１のピーク波長を有した前記指向性電磁放射の少なくとも一部を、前記第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長に少なくとも変換し、少なくとも前記第２のピーク波長を含む白色放射として前記可視光の放射を生成するように構成された第１の波長変換部材と、
    前記紫色またはＵＶの放射をもたらす紫色またはＵＶ放射レーザダイオードであって、第３のピーク波長によって特徴付けられる指向性電磁放射を出力するように構成され、前記第３のピーク波長が、電磁スペクトルの紫色またはＵＶの部分の波長によって特徴付けられる、紫色またはＵＶ放射レーザダイオードと、
    少なくとも前記窒素含有レーザダイオードおよび前記第１の波長変換部材を支持するように構成された少なくとも１つの共通支持部材と、を備える、
    システム。
    

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