论文部分内容阅读
近年来,基于发光二极管（LED:Light Emitting Diode）及半导体激光器（LD:Laser Diode）作为激发光源激发含有荧光粉的发光部由此产生的荧光作为照明光线加以使用的照明装置的研究盛行。其中基于Ga N的蓝光LED的白光照明光源掀起了一场高效节能的科技革命。但是由于LED光源存在严重的光衰,照明光色不稳定性等问题,制约其在高功率和特种照明应用领域的发展。而半导体激光器激发荧光粉技术具有高亮度,低光束发散,寿命长,性能稳定等一系列优点,特别适用于特殊照明领域,如激光车灯,投影显示等。本文研究激光远程激发荧光粉技术及其应用于照明的新型白光光源,其研究涉及激光远程激发荧光粉技术,建立激光白光光源的实验装置,以及探讨高功率半导体激光器激发光源模块的设计和光纤耦合技术的研究等等。主要工作如下:1、为了使激光远程激发荧光粉激发效率达到最佳,本文在大量实验的基础上,研究了荧光粉的浓度、厚度、粉胶比及激光的功率密度、占空比和调制频率等对荧光粉激发效率的影响,得出了在荧光粉浓度为0.4mol/L时激光激发荧光粉的激发效率达到最佳,荧光片厚度为1.05mm时激光激发荧光粉的激发效率达到最佳,荧光粉的粉胶比为1:5时激光激发荧光粉的激发效率达到最佳,并通过实验验证了一种可实现荧光光源光通量提高的方法,其中30%的G1758荧光粉与70%的GAL535荧光粉混合后激发产生荧光光源的光通量比单种荧光粉EG2762激发产生荧光光源的光通量提高了7.3%。2、根据激光白光照明装置的设计原理,搭建激光白光光源实物光机平台,利用单管蓝光LD远程激发YAG黄色荧光粉,得到最高光通量为31.490 lm,在电流为0.8A时,光光转换效率为36.7lm/W,通过在YAG荧光粉中添加少量的红色荧光粉,使得激光白光光源的显色指数从63.0提高到71.0。在距光学系统4.0m远处的目标面上,激光白光的照度均匀性达到83.6%,整个激光白光光源光束发散角为5.220。3、为了获得高功率的用于荧光激发的半导体激光光源模块,本文以三菱红光半导体激光器为测试样品,利用Zemax软件对T018封装的红光半导体激光器列阵进行光束整形设计、倒装望眼镜光斑压缩系统的设计及其光纤耦合透镜的设计,得到理想情况下光学系统最小的RMS radius（均方根半径）为1.959um,但在实验研究中,由于整个光学系统装调误差较大,而且实验设备精度不够,导致2?3红光LD阵列光纤耦合效率较低,其中单管红光LD12经该光学系统耦合效率为47.8%。