InGaN基發光二極管（LED）芯片存在“效率驟降”問題，很難基於(yu) 單個(ge) LED芯片實現高功率、高亮度白光照明。為(wei) 解決(jue) 這一難題，激光照明技術應運而生。激光二極管（LD）具有無“效率驟降”、高亮度、低光學擴展量等優(you) 點，在能量密度、能效、出光方向性等方麵遠優(you) 於(yu) LED。然而，熒光材料接受高功率激光輻照時，受製於(yu) 高光子通量下光轉換的能量損耗，會(hui) 產(chan) 生大量熱量，對其穩定性和導/散熱性提出了極高要求。傳(chuan) 統的矽膠封裝熒光粉技術在激光輻照下會(hui) 發生嚴(yan) 重的碳化而無法適用，發展全無機熒光轉換材料是必然選擇。熒光微晶玻璃（phosphor-in-glass，PiG）具有製備成本低、成分設計靈活、通過混合多相熒光粉可控製色度等諸多優(you) 勢，近年來受到了學術界和工業(ye) 界極大關(guan) 注。特別是，將微晶玻璃以薄膜（PiG film，PiGF）形式共燒於(yu) 高熱導率基板（例如藍寶石或AlN）上形成一體(ti) 化複合材料，在繼承了PiG塊材各項優(you) 點的同時，PiGF-高導熱基板複合體(ti) 的熱導率可以提高到與(yu) 高質量陶瓷相媲美的水平，從(cong) 而提高發光飽和閾值；得益於(yu) 此，可以構建高亮度PiGF基激光驅動光源，顯示出巨大的應用前景。

近日，在國家基金委海峽基金重點項目、國家基金麵上項目以及福建省科技項目等支持下，中科院福建物構所王元生研究員和林航研究員帶領的團隊聚焦於(yu) 該類複合材料，基於(yu) 合理的材料/幾何構型設計與(yu) 低溫共燒路線製備，獲得新型圖案化結構微晶玻璃一體(ti) 化複合材料：CaAlSiN3:Eu2+PiGF-Lu3Al5O12:Ce3+PiGF-高導熱藍寶石基板；進而，通過構建“熒光輪”，在高功率藍光激光激發下實現了較好的光色性能輸出。研究激光-微晶相互作用的結果表明，Lu3Al5O12:Ce3+的發光飽和行為(wei) 幾乎由熱猝滅機製決(jue) 定，而CaAlSiN3:Eu2+的發光飽和行為(wei) 受熱猝滅與(yu) 強度猝滅機製共同影響。高導熱藍寶石基板“熱沉”的散熱作用和脈衝(chong) 旋轉激發模式，大大減輕了熒光體(ti) 熱負荷，有效延緩了發光飽和的發生。係統性實驗結合理論計算證明，發生在傳(chuan) 統“混合型熒光粉”結構中的光子重吸收問題，在“熒光粉圖案化”結構設計下得到了很好的解決(jue) ，一定程度上調和了“光度-色度矛盾”，且不會(hui) 引起空間顏色分布不均。此外，建立了一個(ge) 通用的光譜計算模型來預測PiG體(ti) 係中受光子重吸收效應影響的發光行為(wei) 。基於(yu) Lu3Al5O12:Ce3+PiGF的激光驅動綠色光源可實現2970 lm@21W/mm2的高亮度，基於(yu) 圖案化CaAlSiN3:Eu2+PiGF-Lu3Al5O12:Ce3+PiGF構建白光光源可同時實現光通量高於(yu) 1000 lm和顯色指數大於(yu) 80的光色輸出。

圖、（a）CASN:EuPiGF-LuAG:CePiGF-on-sapphire“熒光輪”照片（直徑為(wei) 40 mm，具有不同的圖案化結構）；（b）“圖案化熒光粉”結構與(yu) 傳(chuan) 統“混合熒光粉”結構之間的歸一化發光光譜比較；（c）1W/mm2藍光激光驅動下三種不同圖案化結構樣品的發光光譜（色塊分別以45°、90°和180°三個(ge) 間隔角分開）；插圖顯示了具有90°間隔角樣品空間角度相關(guan) 的顏色分布。

該成果以“Towards High-Quality Laser-Driven Lightings:Chromaticity-Tunable Phosphor-in-Glass Film with “Phosphor Pattern” Design”為(wei) 題，發表於(yu) 國際光學高端刊物《Laser & Photonics Reviews》（Laser & Photonics Reviews, 2022, DOI: 10.1002/lpor.202200040。論文第一作者是福建師範大學聯培生黃秋桂和隋萍。

此前，該團隊在高功率密度熒光微晶玻璃材料及白光固態光源研究方麵取得了一係列重要進展，相關(guan) 成果相繼發表在Laser Photon. Rev. 2021,15, 2100044; Laser Photon.Rev. 2021,15,2100317; Laser Photon.Rev. 2014, 8, 158;ACS Appl. Mater.Interfaces 2014, 6, 22905; ACS Appl. Mater.Interfaces2014, 6, 21264; ACS Appl. Mater.Interfaces2015, 7, 21835; Chem. Mater. 2016, 28, 3515; LaserPhoton.Rev. 2017,11,1700148；並撰寫(xie) 綜述論文（Laser Photon. Rev. 2018, 12, 1700344），受到了國內(nei) 外同行的廣泛關(guan) 注。