【儀表網 研發快訊】長春光機所發光學及應用國家重點實驗室張家驊研究員主持的國家自然科學基金聯合基金(吉林省)項目“面向激光照明的硅酸鹽石榴石多色熒光透明陶瓷”(U22A20139)取得突破性進展，研制出青綠熒光透明陶瓷，填補國際空白，為全色激光照明奠定了關鍵熒光材料基礎，研究結果以“Cyan-green-emitting Ca3Sc2Si3O12:Ce3+ transparent ceramic: a promising color converter for high-brightness laser lighting”為題，發表在國際陶瓷領域頂級刊物《Journal of Advanced Ceramics》(2023, 12(9): 1731–1741)
 

　　激光驅動熒光透明陶瓷是獲得高亮度激光照明光源的優選方案，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，針對硅離子擴散系數小導致的陶瓷致密化難的瓶頸，提出基于燒結動力學原理的兩步燒結策略，成功獲得了高品質青綠熒光透明陶瓷。陶瓷適合藍光激發，在發光波長處的透過率達71%、內量子效率為91%、熒光猝滅溫度高達838 K、抗輻照密度達到45.6 W/mm2，此激發密度下正向流明效率為162 lm/W。上述優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換體，將在填充“青色空洞”實現全色激光照明中發揮不可替代作用，具有廣闊的應用前景。
 

　　(a)CSS:Ce青綠熒光透明陶瓷的發射光譜，透過光譜和在日光和藍光下的圖片；(b)高密度藍色激光激發下，流明通量隨時間的穩定輸出，高亮度青綠熒光圖片，陶瓷片溫度分布圖，最高為239℃，耐熱性能優良。