【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】長春光機(jī)所發(fā)光學(xué)及應(yīng)用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張家驊研究員主持的國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金(吉林省)項(xiàng)目“面向激光照明的硅酸鹽石榴石多色熒光透明陶瓷”(U22A20139)取得突破性進(jìn)展，研制出青綠熒光透明陶瓷，填補(bǔ)國際空白，為全色激光照明奠定了關(guān)鍵熒光材料基礎(chǔ)，研究結(jié)果以“Cyan-green-emitting Ca3Sc2Si3O12:Ce3+ transparent ceramic: a promising color converter for high-brightness laser lighting”為題，發(fā)表在國際陶瓷領(lǐng)域頂級刊物《Journal of Advanced Ceramics》(2023, 12(9): 1731–1741)
激光驅(qū)動熒光透明陶瓷是獲得高亮度激光照明光源的優(yōu)選方案，在汽車、影視、搜救照明中具有迫切需求。目前，激光照明可用的熒光透明陶瓷僅限于黃色YAG:Ce和綠色LuAG:Ce兩種鋁酸鹽石榴石，造成光源顏色不全，色彩還原差的問題，缺少青色是導(dǎo)致上述問題的根源，被稱為“青色空洞”(cyan cavity)。
為解決上述問題，項(xiàng)目組選擇高效青綠熒光Ca3Sc2Si3O12:Ce3+ (CSS:Ce) 硅酸鹽石榴石，開展陶瓷化研究，針對硅離子擴(kuò)散系數(shù)小導(dǎo)致的陶瓷致密化難的瓶頸，提出基于燒結(jié)動力學(xué)原理的兩步燒結(jié)策略，成功獲得了高品質(zhì)青綠熒光透明陶瓷。陶瓷適合藍(lán)光激發(fā)，在發(fā)光波長處的透過率達(dá)71%、內(nèi)量子效率為91%、熒光猝滅溫度高達(dá)838 K、抗輻照密度達(dá)到45.6 W/mm2，此激發(fā)密度下正向流明效率為162 lm/W。上述優(yōu)良性能可與目前商用YAG:Ce、LuAG:Ce熒光透明陶瓷相媲美，充分表明，CSS:Ce硅酸鹽石榴石熒光透明陶瓷是激光照明用理想的青綠熒光轉(zhuǎn)換體，將在填充“青色空洞”實(shí)現(xiàn)全色激光照明中發(fā)揮不可替代作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
(a)CSS:Ce青綠熒光透明陶瓷的發(fā)射光譜，透過光譜和在日光和藍(lán)光下的圖片；(b)高密度藍(lán)色激光激發(fā)下，流明通量隨時間的穩(wěn)定輸出，高亮度青綠熒光圖片，陶瓷片溫度分布圖，最高為239℃，耐熱性能優(yōu)良。
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