近日，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授夏志國團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種組成極為簡單的MgO:Cr3+近紅外熒光透明陶瓷，研制出新一代藍(lán)光激光驅(qū)動(dòng)近紅外光源器件，輸出功率達(dá)到目前最高紀(jì)錄的6W，并展示了其在遠(yuǎn)距離夜視補(bǔ)光和無損檢測成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）。
藍(lán)光發(fā)光二極管（LED）催生了第四代半導(dǎo)體照明技術(shù)，新應(yīng)用需求對(duì)光源器件提出了更高的要求，藍(lán)光激光二極管(LD)結(jié)合熒光轉(zhuǎn)換材料成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。區(qū)別于LED光源，新一代激光熒光光源是由極亮的藍(lán)光LD泵浦熒光轉(zhuǎn)換材料制作，并在航空航海照明、水下照明、激光熒光顯示投影儀以及大功率近紅外光源器件等應(yīng)用中具有巨大潛力。
該項(xiàng)研究發(fā)明了一種接近“性能完美”的高穩(wěn)定性MgO:Cr3+熒光透明陶瓷，其寬帶近紅外發(fā)光發(fā)射峰值810nm，取得了迄今為止的最高外量子效率（81%）。通過摻雜引入的Cr3+離子在Mg2+格位異價(jià)取代，使得結(jié)構(gòu)中存在豐富的陽離子空位缺陷，形成了不同局域環(huán)境的Cr3+發(fā)光中心。
與此同時(shí)，發(fā)光中心之間的聲子輔助激發(fā)態(tài)能量傳遞過程，彌補(bǔ)了長波長發(fā)射的非輻射弛豫，克服了能隙率的影響，提升了發(fā)光效率。進(jìn)一步得益于MgO熒光透明陶瓷所具有的超高導(dǎo)熱率，在22W/mm2藍(lán)光LD泵浦下獲得了超過6W的寬帶近紅外輸出功率，光轉(zhuǎn)換效率達(dá)29%。
論文通訊作者夏志國表示，該技術(shù)已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)（ZL202211147958.4），采用該項(xiàng)技術(shù)搭建的激光驅(qū)動(dòng)大功率近紅外光源原型器件可在遠(yuǎn)距離夜視補(bǔ)光、工業(yè)探傷設(shè)備及醫(yī)療器械的無損檢測成像等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和廣東省珠江人才計(jì)劃的資助。
