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近日，華南理工大學發(fā)光材料與器件國家重點實驗室教授夏志國團隊報道了一種組成極為簡單的MgO:Cr3+近紅外熒光透明陶瓷，研制出新一代藍光激光驅(qū)動近紅外光源器件，輸出功率達到目前最高紀錄的6W，并展示了其在遠距離夜視補光和無損檢測成像等領(lǐng)域的應用。相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然-光子學》（Nature Photonics）。
藍光發(fā)光二極管（LED）催生了第四代半導體照明技術(shù)，新應用需求對光源器件提出了更高的要求，藍光激光二極管(LD)結(jié)合熒光轉(zhuǎn)換材料成為一個重要的發(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用中具有巨大潛力。
該項研究發(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，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。進一步得益于MgO熒光透明陶瓷所具有的超高導熱率，在22W/mm2藍光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），采用該項技術(shù)搭建的激光驅(qū)動大功率近紅外光源原型器件可在遠距離夜視補光、工業(yè)探傷設(shè)備及醫(yī)療器械的無損檢測成像等領(lǐng)域具有廣泛應用前景。
上述研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃和廣東省珠江人才計劃的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-024-01400-7
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-8-2109-0.html新一代激光熒光近紅外光源研制成功
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