[发明专利]一种测量荧光粉的PL光谱及PLE光谱的测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及荧光粉参数测量设备的技术领域，具体涉及一种用于测量荧光粉的PL光谱及PLE光谱的测试系统。

背景技术

自1996年中村修二发明第一个白光LED以来，新型LED用荧光粉层出不穷，其结构从比较成熟的铝酸盐荧光粉到硅酸盐、氮化物、氮氧化物、硅酸盐等荧光粉，其光谱由最早期的550nm拓展到整个可见光范围，白光LED从蓝光LED+YAG黄色荧光粉形成白光的方案发展到采用紫光LED+RGB三色荧光粉、蓝光LED+黄绿二色荧光粉等多种形式，所形成的白光LED的显色指数及光视效能越来越高，并且已经实现的商品化及应用于众多领域，随着荧光粉理论及材料生长技术的进步，一些新型的荧光粉材料越来越适用于制备白光LED。

对于荧光粉材料，评价其性能及了解其内部发光机理的重要且不可或缺的手段是测量荧光粉的PL及PLE光谱。

PL：photoluminescence，为光致发光谱；而PLE：photoluminescence excitation；为激发光谱。PL是指采用某一特定波长的光去激发荧光粉，用光谱仪等设备探测到的荧光粉发出的光就是光致发光谱；PLE是指当改变激发光源的波长时，能够得到不同的PL光谱，通过比较得到的这些光谱的峰值波长处的能量及考虑不同波长激发光源的影响，所画出的光谱，横坐标是激发光源的波长，纵坐标是强度的相对值。

荧光粉的PL光谱的测量中采用小于荧光发射波长的波长进行激发。同时采用光谱学方法测量荧光粉在该波长下的PL谱，据此获得该种荧光粉的发光性能及其谱特征，此种方法对于研究荧光粉发光原理及荧光粉制备方面有重要用途，被广泛应用于分析荧光粉的结构及发光原理，此种方法在荧光粉材料及荧光粉应用领域已经应用数十年，取得了很好的效果，但是仍然存在一些不足之处，例如在研究荧光粉浓度很低时，发出的荧光较弱，这就给测量带来一些麻烦，一些测试系统常不能胜任，现在常用的荧光粉PL及PLE测量设备一般采用氙灯作为光源，由于氙灯在450～480nm范围内光谱发生波动，使得在该段区域内的PLE光谱发生波动，且当前所用的蓝光LED芯片的发光范围一般处于此范围之内，这就使得在制备白光LED时，无法实现芯片与荧光粉的最优化选择。

现有技术中，如中国专利申请CN 201010262884.X所述的测试系统，其目的是用于测量测试半导体器件的PL光谱，具有较大的局限性；其各个部件所组成的这个测试系统，灵敏度方面和信噪比方面仍然存在不足，既无法满足多样化荧光粉测试的测试需求，也无法达到更高的灵敏度和信噪比要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量灵敏度更高、测量结果信噪比更低的荧光粉的PL光谱及PLE光谱的测试系统。

为实现本发明目的所采用的技术方案：一种测量荧光粉的PL光谱及PLE光谱的测试系统，包括飞秒激光器、锁相放大器、光栅光谱仪、光功率计和监控终端，包括光学参量放大器，光学参量放大器用于调节飞秒激光器所输出激光的光频率；包括分束镜，飞秒激光器所输出的激光经过光学参量放大器调节后，入射到分束镜上，经过分束镜分为两路激光，其中一路激光入射在待测荧光粉样品上，另一路激光由光功率计接收；待测荧光粉样品受激光激发出荧光，该荧光经聚焦后入射到光栅光谱仪中；光栅光谱仪的信号输出端设有光电倍增管，光电倍增管与锁相放大器的信号输入端连接；锁相放大器的参考信号输入端与飞秒激光器中的TDG连接，锁相放大器的信号输出端连接有电压变化器；电压变化器与光栅光谱仪中的电子学系统连接，电子学系统与监控终端连接；所述光功率计与监控终端连接。

本发明的测试系统，用于测量荧光粉的PL光谱及PLE光谱，所述的飞秒激光器的光频率可调，通过其后的光学参量放大器调节出不同的激发波长；所述的飞秒激光器输出的调制激光经过分束镜分束后，一路光路入射在荧光粉样品上，被测样品产生的荧光聚焦在光栅光谱仪入射狭缝处，从而进入光栅光谱仪，所述的光栅光谱仪中的探测器为光电倍增管(PMT)，PMT测得的值直接送入锁相放大器的信号输入端；所述的锁相放大器的参考信号输入端与飞秒激光器的TDG相连,(TDG是time delay generator，为延时发生器，用于实现同步。），输出端与电压变化器相连，最后输出的结果与光栅光谱仪中的电子学系统相连；另一束光路由光功率计接收信号，并将光功率计测得的信号实时传输给监控终端，能够对荧光粉的PL光谱进行实时控制。

本发明中的光学参量放大器优选光谱物理公司生产的Topas系列光学参量放大器。