具有可调谐强度分布的模拟连续发射的高频波长扫频激光器制造技术

技术编号：41711953 阅读：1 留言：0更新日期：2024-06-19 12:41

本发明专利技术提供了一种光生成系统(1000)，该光生成系统包括n个第一垂直腔面发射激光器(110)和控制系统(300)，其中n≥1，其中n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的每个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成以至少50Hz的变化频率在具有至少10nm的波长差的至少两个质心波长(λ<subgt;nc,1</subgt;，λ<subgt;nc,2</subgt;)之间变化的第一激光(111)；其中控制系统(300)被配置为控制n个第一垂直腔面发射激光器(110)，使得系统光(1001)被生成，所述系统光包括n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的至少一个第一垂直腔面发射激光器的第一激光(111)，并且其中控制系统(300)被配置为控制系统光(1001)的光谱功率分布，其中系统光(1001)是具有在1800K至8000K的范围内的相关色温和至少70的显色指数的白光。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及一种光生成系统。本专利技术还涉及一种包括这样的光生成系统的光生成设备。

技术介绍

1、包括垂直腔激光器的设备在本领域是已知的。例如，wo2004/107512描述了一种白光激光器集成结构，该结构包括：a)基底和b)形成在基底上的用于发射垂直于基底的白色激光束的一个或多个单独可寻址激光像素，一个或多个单独可寻址激光像素中的每个包括一个或多个有机发光二极管(oled)和被布置为由一个或多个oled光学泵浦的多个有机垂直腔激光器，其中多个有机垂直腔激光器发射不同颜色的光，并且当不同颜色的光被组合时，一个或多个单独可寻址激光发射像素基本上发射白光。多个有机垂直腔激光器发射两种不同颜色的光。

技术实现思路

1、虽然白色led源可以提供例如高达约300lm/mm2的强度；静态磷光体转换的激光白色源可以提供甚至高达约20.000lm/mm2的强度。ce掺杂的石榴石(例如，yag、luag)可以是最合适的发光转换器，其可以用于用蓝色激光进行泵浦，因为石榴石基质具有非常高的化学稳定性。此外，在低ce浓度(例如，低于0.5％)下，温度淬火可以仅在约200℃以上发生。此外，来自ce的发射具有非常快的衰减时间，因此基本上可以避免光学饱和。假定例如反射模式操作，蓝色激光可以入射在磷光体上。在实施例中，这可以实现蓝光的几乎完全转换，从而导致转换光的发射。正是由于这个原因，建议使用具有相对较高稳定性和热导率的石榴石磷光体。然而，也可以应用其他磷光体。当使用极高功率密度时，热管理可能仍然是个问题。</p>

2、高亮度光源可以用于诸如投影、舞台照明、聚光灯和汽车照明等应用。为此目的，可以使用激光器-磷光体技术，其中激光器提供激光，并且例如(远程)磷光体将激光转换为转换光。在实施例中，磷光体可以布置在散热器上或插入散热器中，以改善热管理并且因此获取更高的亮度。

3、似乎期望提供波长可调谐的光源。然而，通常，基于激光器的光源是波长不可调谐的。此外，似乎期望提供具有与黑体轨迹基本上共形的光谱功率分布的照明设备(在期望的相关色温cct下)。

4、因此，本专利技术的一个方面是提供一种替代的光生成系统，其优选地进一步至少部分消除了上述缺点中的一个或多个。本专利技术的目的可以是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个，或者提供有用的替代方案。

5、在第一方面，本专利技术提供了一种光生成系统(“系统”)，该系统包括n个第一垂直腔面发射激光器、第二光生成设备和控制系统，其中n≥1。第二光生成设备被配置为生成第二光生成设备光。n个第一垂直腔面发射激光器中的每个被配置为(在光生成系统的第一操作模式下)生成在至少两个质心波长(λnc,1、λnc,2)之间变化的第一激光，其中至少两个质心波长可以具有至少10nm的波长差。此外，第一激光以至少50hz的变化频率在至少两个质心波长(λnc,1、λnc,2)之间变化。控制系统被配置为控制n个第一垂直腔面发射激光器，使得(在光生成系统的第一操作模式下)系统光被生成，系统光包括n个第一垂直腔面发射激光器中的至少一个的第一激光和第二光生成设备光。此外，控制系统被配置为控制系统光的光谱功率分布。特别地，(在第一操作模式下)系统光是具有在1800k至8000k范围内的相关色温和至少70的显色指数的白光。因此，特别地，本专利技术提供了一种光生成系统，该光生成系统包括n个第一垂直腔面发射激光器和控制系统，其中n≥1，其中n个第一垂直腔面发射激光器中的每个被配置为(在光生成系统的第一操作模式下)生成以至少50hz的变化频率在具有至少10nm的波长差的至少两个质心波长(λnc,1、λnc,2)之间变化的第一激光；其中控制系统被配置为控制n个第一垂直腔面发射激光器，使得(在光生成系统的第一操作模式下)系统光被生成，系统光包括n个第一垂直腔面发射激光器中的至少一个的第一激光，并且其中特别地，控制系统被配置为控制系统光的光谱功率分布，其中(在第一操作模式下)，系统光是具有在1800k至8000k范围内的相关色温和至少70的显色指数的白光。

6、利用这样的系统，可以提供具有可控光谱功率分布的光。此外，利用这样的系统，可以提供具有可控相关色温和/或可控显色指数的光。此外，利用这样的系统，可以提供与黑体辐射器(发射)的光谱功率分布(在可见光中)部分地或基本地共形的光谱功率分布。

7、如上所述，光生成系统包括n个第一垂直腔面发射激光器。

8、垂直腔面发射激光器或vcsel在本领域中是已知的，并且特别可以是具有垂直于顶表面的激光束发射的半导体激光二极管的类型，这与从通过将单个芯片从晶片中切割出来而形成的表面进行发射的边缘发射半导体激光器(也称为平面内激光器)相反。vcsel可以在发射波长方面是可调谐的，如本领域已知的。例如，dupont等人的applied physicsletters 98(16):161105-161105-3,doi:10.1063/1.3569591；或wendi chang等人的applied physics letters105(7):073303,doi:10.1063/1.4893758；或thor ansbaek的ieee journal of selected topics in quantum electronics 19(4):1702306-1702306,dol:10.1109/jstqe.2013.2257164；或c.j.chang-hasnain的ieee journal of selectedtopics in quantum electronics(volume:6,issue:6,nov.-dec.2000),doi:10.1109/2944.902146；或等人的ieee sensors journal,december2007,volume 7,no.11,pages 1483-1489或jayaraman等人的electron lett.2012jul 5；48(14):867-869.doi:10.1049/el.2012.1552，通过引用并入本文的所有这些文档描述了发射波长可调谐vcsel。特别地，随着电压的变化，vcsel的光谱功率分布可以变化。因此，术语“vcsel”在本文中可以特别是指本领域已知的可调谐vcsel。这样的可调谐vcsel可以基于mems技术。这样的(可调谐)vcsel也可以表示为“mems vcsel”。因此，在实施例中，激光二极管可以包括具有单模光发射和长相干长度的垂直腔面发射激光器(vcsel)。波长扫频可以使用微机电系统(mems)改变激光腔的长度由此生成稳定且快速的波长扫频结果来实现。

9、因此，对于vcsel，可以生成不同光谱功率分布。特别地，vcsel被配置为(在vcsel的操作期间)生成第一激光。因此，第一激光可以具有可控光谱功率分布。通过控制(多个)第一vcsel的光谱功率分布，可以控制系统光的光谱功率分布。为了控制光谱功率分布，可以应用控制系统。因此，光生成系统还可以包括控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种光生成系统(1000)，包括n个第一垂直腔面发射激光器(110)、第二光生成设备(120)和控制系统(300)，其中n≥1，其中所述第二光生成设备(120)被配置为生成第二光生成设备光，并且其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的每个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成以至少50Hz的变化频率在具有至少10nm的波长差的至少两个质心波长(λnc,1、λnc,2)之间变化的第一激光(111)；其中所述控制系统(300)被配置为控制所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)，使得系统光(1001)被生成，所述系统光包括所述第二光生成设备光和所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的至少一个第一垂直腔面发射激光器的所述第一激光(111)，并且其中所述控制系统(300)被配置为控制所述系统光(1001)的光谱功率分布，其中所述系统光(1001)是白光，所述白光具有在1800K至8000K的范围内的相关色温和至少70的显色指数。

2.根据权利要求1所述的光生成系统(1000)，其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的每个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成在

3.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，包括至少两个第一垂直腔面发射激光器(110)，所述至少两个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成在至少两个不同波长范围内的所述至少两个质心波长(λnc,1，λnc,2)之间变化的第一激光(111)，所述至少两个不同波长范围的波长范围重叠小于50％。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，包括至少三个垂直腔面发射激光器(110)，所述至少三个垂直腔面发射激光器被配置为生成具有不同时间平均质心波长(λnac)的第一激光(111)，所述不同时间平均质心波长从以下项的组的波长范围选择：440nm至495nm、495nm至570nm、570nm至590nm、590nm至620nm和620nm至780nm，其中至少三个时间平均质心波长(λnac)彼此相差至少40nm。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)被配置为生成具有在380nm至780nm的波长范围内的至少四个不同波长处的辐射通量的系统光(1001)，其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)所提供强度的最小波长和最大波长跨越至少110nm的波长范围；其中所述第一激光的辐射通量的随时间平均的至少50％位于380nm至780nm的范围内的至少4个不同波长范围处。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的至少一个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成第一激光(111)，其中所述第一激光的辐射通量的随时间平均的至少60％位于380nm至780nm的范围内的至少8个不同的具有至少10nm宽度的非重叠波长范围内。

7.根据前述权利要求4至6中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的所有第一垂直腔面发射激光器被配置为一起生成第一激光(111)，其中所述第一激光的辐射通量的随时间平均的至少80％位于380nm至780nm的范围内的至少11个不同的具有至少10nm宽度的非重叠波长范围内。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，还包括被配置为转换所述第二光生成设备(120)的光的至少一部分的发光材料(200)，其中所述系统光(1001)包括发光材料光(201)，并且其中所述发光材料光(201)包括具有至少40nm的半高全宽的发射带。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种光生成系统(1000)，包括n个第一垂直腔面发射激光器(110)、第二光生成设备(120)和控制系统(300)，其中n≥1，其中所述第二光生成设备(120)被配置为生成第二光生成设备光，并且其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的每个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成以至少50hz的变化频率在具有至少10nm的波长差的至少两个质心波长(λnc,1、λnc,2)之间变化的第一激光(111)；其中所述控制系统(300)被配置为控制所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)，使得系统光(1001)被生成，所述系统光包括所述第二光生成设备光和所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的至少一个第一垂直腔面发射激光器的所述第一激光(111)，并且其中所述控制系统(300)被配置为控制所述系统光(1001)的光谱功率分布，其中所述系统光(1001)是白光，所述白光具有在1800k至8000k的范围内的相关色温和至少70的显色指数。

2.根据权利要求1所述的光生成系统(1000)，其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的每个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成在具有至少20nm的波长差的至少两个质心波长(λnc,1，λnc,2)之间变化的第一激光(111)，其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的至少一个第一垂直腔面发射激光器被配置为生成第一时间段的具有第一质心波长(λnc,1)的第一激光(111)和第二时间段的具有第二质心波长(λnc,2)的第一激光(111)，所述第一时间段和所述第二时间段各自具有至少50hz的时间段频率；其中所述n个第一垂直腔面发射激光器(110)中的所述至少一个第一垂直腔面发射激光器被配置为提供随时间平均的所述第一激光(111)作为发射带，其中所述第一激光(111)具有随时间在所述第一质心波长(λnc,1)与所述第二质心波长(λnc,2)之间变化的时间相关质心波长(λnct)，其中所述第一激光(111)的随时间平均的光谱功率分布与在1800k至8000k的范围内的特定相关色温下黑体辐射器的发射的光谱功率分布的至少一部分共形。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述n个第一垂直腔面发射激...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·M·希克梅特，T·范博梅尔，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：

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