本實(shí)用新型涉及的是激光器應(yīng)用技術(shù)，尤其是一種激光激發(fā)單色熒光粉得到高顯色指數(shù)白光輸出的裝置。

背景技術(shù)：

2011年，德國寶馬公司及奧迪公司先后聲稱將在其2014年量產(chǎn)概念車上裝配激光大燈。2014年5月，奧迪公司率先發(fā)布了配備激光大燈的R8 LMX車型。目前汽車上使用的激光大燈有利用紫外二次激發(fā)方式產(chǎn)生白光的方案，也有利用三基色激光混合產(chǎn)生白光作為汽車大燈的方案，還有利用藍(lán)色激光激發(fā)紅色和綠色熒光粉從而實(shí)現(xiàn)三基色合成實(shí)現(xiàn)白光的方案。第一種激發(fā)效率不佳，導(dǎo)致照明亮度不理想。第二種由于激光芯片發(fā)光顏色隨著驅(qū)動(dòng)電壓電流，環(huán)境溫度的改變而發(fā)生漂移，從而導(dǎo)致白光顯色指數(shù)發(fā)生改變，控制電路較復(fù)雜。第三種，除了第二種存在的激光芯片顏色隨環(huán)境改變外，兩種熒光粉制備相對復(fù)雜，每種熒光粉光衰不同，長時(shí)間使用導(dǎo)致白光顯色指數(shù)發(fā)生改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種激光激發(fā)單色熒光粉得到高顯色指數(shù)白光輸出的裝置的技術(shù)方案，該方案采用光譜合成光源，彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)激光激發(fā)單一熒光粉得到白光輸出。

本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的：

一種激光激發(fā)單色熒光粉得到高顯色指數(shù)白光輸出的裝置，包括有半導(dǎo)體激光器底座（1）、半導(dǎo)體激光器陣列（2）、光譜合束系統(tǒng)、光纖（9）、光纖輸出耦合鏡（10）、帶有熒光粉層的色輪（11）、色輪基板（12）、電動(dòng)馬達(dá)（13）、弧形光收集器（14）、勻光輸出模塊（15）；半導(dǎo)體激光器陣列（2）發(fā)射出的激光束依次經(jīng)過光譜合束系統(tǒng)，光纖（9）、光纖耦合輸出鏡（10）、熒光色輪（11），弧形光收集器（14）、勻光模塊（15）得到白光輸出。

作為本方案的優(yōu)選：光譜合束系統(tǒng)包括有快軸準(zhǔn)直鏡（3）、慢軸準(zhǔn)直鏡（4）、變換透鏡（5）、合束光柵（6）、輸出耦合鏡（7）、光纖耦合鏡（8）；半導(dǎo)體激光器（2）發(fā)出的激光束依次經(jīng)過快、慢軸準(zhǔn)直鏡（3,4）準(zhǔn)直，空間變換透鏡（5）后入射光柵（6）；所述光柵（6）、將入射的激光束衍射至輸出耦合鏡（7）；輸出耦合鏡（7）將部分光輸出到光纖耦合鏡（8）后注入光纖（9）；輸出耦合鏡（7）將另一部分部分激光束反射后依次經(jīng)過前述原件回到半導(dǎo)體激光器（2）形成注入鎖定，得到穩(wěn)定的激光輸出。

作為本方案的優(yōu)選：半導(dǎo)體激光器（2）和光柵（6）分別位于空間變換透鏡（5）兩側(cè)焦距處。

作為本方案的優(yōu)選：帶有熒光粉層的色輪（11）固定在色輪基板（12）；所述電動(dòng)馬達(dá)（13）驅(qū)動(dòng)色輪（11）轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為本方案的優(yōu)選：光纖（9）內(nèi)的激光經(jīng)過耦合輸出鏡（10）后照射到色輪（11）上。

作為本方案的優(yōu)選：色輪（11）分為六段，間歇涂覆有產(chǎn)生黃色熒光的熒光粉，空白部分為反射鏡。

本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于本發(fā)明通過光譜合成得到激發(fā)激光和部分配色激光。半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光經(jīng)過快慢軸準(zhǔn)直鏡后由變換透鏡把每個(gè)發(fā)射結(jié)的位置信息變換成角度信息，每一束光線以不同的角度投射在光柵上。根據(jù)光柵方程，不同波長的光束以不同角度投射到光柵上，且滿足光柵方程，便可以實(shí)現(xiàn)共孔徑輸出。由于每個(gè)發(fā)射結(jié)的位置最終決定了其輸出波長。所以通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以精確控制出射激光光譜。其次，通過調(diào)節(jié)光譜合成中光柵的偏轉(zhuǎn)角度，可以調(diào)節(jié)輸出光譜范圍和各個(gè)波段的相對強(qiáng)度。

本發(fā)明采用光譜合成的方法實(shí)現(xiàn)藍(lán)光到綠光波段的激光合束輸出。光譜合成方案由于外腔的存在，可以克服激光二極管芯片發(fā)光顏色隨電流電壓和環(huán)境溫度改變而改變的缺點(diǎn)。有效地改善了半導(dǎo)體激光陣列的光譜特性，光譜漂移得到很好改善。光譜合成可以獲得近衍射極限的輸出光束，提高后續(xù)光纖耦合的效率。實(shí)現(xiàn)總體裝置對環(huán)境溫度和儀器裝置的低要求，更有利于實(shí)用。

本發(fā)明通過光譜合成得到的較寬激光可以填補(bǔ)藍(lán)光激光和激發(fā)得到的黃光中間的空隙，有效提升顯色指數(shù)。

由此可見，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為熒光色輪。

圖3為勻光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為半導(dǎo)體激光器基座，2為半導(dǎo)體激光器陣列，3為快軸準(zhǔn)直鏡，4為慢軸準(zhǔn)直鏡，5為變換透鏡，6為光柵，7為光譜合成耦合輸出鏡，8為光纖耦合透鏡，9為光纖，10為透鏡，11為帶有熒光粉層的色輪，12為色輪基板，13為電動(dòng)馬達(dá)，14弧形光收集器，15為勻光輸出模塊，16為透鏡，17為晶體棒，18為耦合輸出器，19為復(fù)眼透鏡，20為拋物面反射鏡，111為熒光粉，112為反射鏡。

具體實(shí)施方式

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過一個(gè)具體實(shí)施方式，并結(jié)合其附圖，對本方案進(jìn)行闡述。

如圖1所示，半導(dǎo)體激光器輸出的光束經(jīng)過快軸準(zhǔn)直鏡，慢軸準(zhǔn)直鏡后在空間變換透鏡的作用下，將沿慢軸方向不同位置合束單元的子光束轉(zhuǎn)化成不同傾角且收斂的子光束入射到光柵上，光柵的色散作用將不同波長，不同入射角的子光束以相同的出射角衍射，實(shí)現(xiàn)各個(gè)合束單元遠(yuǎn)場和進(jìn)場的重合。在由光譜合成耦合輸出鏡將部分光束反饋至半導(dǎo)體激光器形成光譜鎖定，使得輸出光具有很高的譜亮度和較寬的光譜。

通過調(diào)節(jié)光柵的角度可以調(diào)節(jié)輸出光譜譜線的位置和不同光譜之間的相對強(qiáng)度，利于后續(xù)配出顯色指數(shù)更高的白光。

通過在慢軸方向增加半導(dǎo)體激光芯片，可以提高光譜合成輸出激光的光譜寬度，沿快軸方向堆疊可以在光譜寬度不變的情況下增加輸出光的功率，提升光譜亮度。

光譜耦合輸出鏡7輸出的激光通過耦合透鏡8耦合進(jìn)入光纖9。光纖將光線傳輸?shù)胶罄m(xù)激發(fā)系統(tǒng)激發(fā)熒光粉發(fā)出熒光。光纖并不是必須，在不需要長距離傳輸?shù)膱龊希梢圆挥霉饫w，而用一透鏡組對激光束處理后直接用于激發(fā)熒光粉。

光纖輸出激光激發(fā)熒光色輪11上的熒光粉產(chǎn)生黃色熒光。熒光色輪的結(jié)構(gòu)如圖2所示。111為產(chǎn)生黃色熒光的熒光粉，112為空白反射鏡，把入射的激光反射出去。熒光色輪由電動(dòng)馬達(dá)13帶動(dòng)，高速旋轉(zhuǎn)。這樣不同顏色的光線通過時(shí)間合成形成白光。

熒光色輪出射的光通過弧形光收集器14收集，進(jìn)入勻光輸出模塊15，經(jīng)過勻光后出射。勻光系統(tǒng)可以有多種不同結(jié)構(gòu)，圖3給出了一種參考結(jié)構(gòu)，光收集系統(tǒng)收集到的光由透鏡16耦合進(jìn)入大尺寸晶體棒17中，經(jīng)過晶體棒17的勻光使得光束得到勻化混合，再有耦合輸出器18擴(kuò)束投射到拋物面反射鏡20上，在經(jīng)過復(fù)眼透鏡19勻化輸出。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。