光源是投影顯示的核心部件，其光學(xué)性能決定了系統(tǒng)效率和成像質(zhì)量。隨著固態(tài)照明時(shí)代的到來(lái)，開(kāi)發(fā)以發(fā)光二極管（LED）和激光二極管（LD）為光源的投影顯示技術(shù)成為方向。然而，LED投影儀在低輸入電功率密度下亮度不足，提高功率密度又會(huì)導(dǎo)致“效率驟降”，嚴(yán)重制約其在數(shù)字影院等大功率應(yīng)用場(chǎng)合中的應(yīng)用。此外，LED大發(fā)光面積和朗伯型發(fā)射的特征，會(huì)導(dǎo)致光學(xué)擴(kuò)展量過(guò)高，系統(tǒng)效率偏低。以紅、綠、藍(lán)三基色LD為光源的激光投影看似是一種極佳的解決方案，但由于強(qiáng)相干激光束間會(huì)產(chǎn)生光干涉，造成嚴(yán)重的散斑噪聲，而不得不采用振鏡或其他昂貴的消散斑技術(shù)加以克服，成本極高。同時(shí)，激光器產(chǎn)品中，綠色激光器的性能普遍不佳（被稱為Green Gap，即綠隙）。鑒于此，近年來(lái)基于“藍(lán)色激光+綠色熒光轉(zhuǎn)換材料”的技術(shù)方案引起研究者關(guān)注，開(kāi)發(fā)可補(bǔ)償“綠隙”的高效綠色熒光轉(zhuǎn)換材料是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵。 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員王元生、林航團(tuán)隊(duì)采用β-SiAlON:Eu²⁺商用窄帶綠色熒光粉為原料，與全無(wú)機(jī)Si基玻璃進(jìn)行低溫共燒，使之以膜層形式與高導(dǎo)熱藍(lán)寶石基板復(fù)合。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)優(yōu)化，β-SiAlON:Eu²⁺微晶玻璃膜-藍(lán)寶石復(fù)合材料具有較高的內(nèi)量子效率（~60%），熒光顆粒未受顯著熱侵蝕。同時(shí)，材料兼具高熱導(dǎo)率（接近10 W m^-1K^-1，可媲美優(yōu)質(zhì)透明熒光陶瓷）和高抗熱猝滅性能（200℃時(shí)熒光積分強(qiáng)度相較室溫下降不超過(guò)8%）。旋轉(zhuǎn)反射模式下，由于脈沖式激發(fā)以及“熒光色輪”加強(qiáng)了與空氣的熱傳導(dǎo)，材料承受熱負(fù)荷大大減輕（表面溫度始終維持在100℃以下），直至22 W/mm²激發(fā)功率密度下仍未發(fā)生明顯的發(fā)光飽和現(xiàn)象。激光-微晶微區(qū)相互作用的研究結(jié)果表明，發(fā)光飽和現(xiàn)象主要由熱猝滅決定，但由非線性上轉(zhuǎn)換過(guò)程所主導(dǎo)強(qiáng)度猝滅的影響仍不容忽視。基于“藍(lán)光LD+紅光LD+綠色熒光材料”封裝，科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了高亮度（光通量1310 lm，對(duì)應(yīng)880 Mcd/m²)、低光學(xué)擴(kuò)展量（~1.5 mm²），寬色域（~112.5%NTSC）激光投影顯示光源。 

　　在另一項(xiàng)工作中，該團(tuán)隊(duì)針對(duì)窄帶綠色鈣鈦礦納米晶耐激光輻照閾值低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種新型的鈣鈦礦納米晶發(fā)光微晶玻璃膜-藍(lán)寶石復(fù)合材料。研究表明，通過(guò)玻璃受控晶化， CsPbBr₃納米晶單分散分布于非晶玻璃基體中，并且經(jīng)低溫共燒不會(huì)造成CsPbBr₃納米晶的熱侵蝕。受益于玻璃基質(zhì)的魯棒性以及高熱導(dǎo)率藍(lán)寶石基板優(yōu)異的散熱性，該復(fù)合材料具有良好的抗熱沖擊性、抗?jié)裥浴⒛图す廨椪招浴Ｍㄟ^(guò)構(gòu)建“熒光色輪”，可將連續(xù)激光輻照轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖式激光輻照，使熱失控效應(yīng)大幅減輕，材料的發(fā)光飽和閾值因此得以提升至7 W/mm²。構(gòu)建的激光投影原型光源具有低光學(xué)拓展量（0.41 mm²）、寬色域（128.4 % NTSC，即96.2 % Rec.2020）和適中的光通量（174 lm）的特點(diǎn)。 

　　相關(guān)成果分別發(fā)表在光學(xué)期刊Laser & Photonics Reviews上。研究得到國(guó)家基金委海峽基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家基金面上項(xiàng)目以及福建省科技項(xiàng)目等支持。 

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