[发明专利]包括抛物面镜和平凸荧光体的紧凑型高光谱辐射光源

说明书

一种泵送荧光光源，包括将来自一个或多个泵源的泵送光引导到具有平面顶表面和凸后表面的荧光体上的一个或多个镜。顶表面可以涂覆有抗反射涂层，并且后凸表面可以涂覆有反射涂层以提高效率。主体顶表面也可以被粗糙化以散射从镜提供的一部分激发光，以产生白色输出光束。镜具有设置在光源的输出光束的收集区域之外的反射表面，使得该收集区域不会被镜遮挡。光源还包括用于收集由主体发射的光的收集透镜。该镜可以是单个抛物面镜，其将激发光聚焦在主体上以激发发射。

技术领域

本发明总体上涉及光源，尤其涉及包括将激发光引导至平凸荧光体的抛物面镜的高辐射荧光光源。

背景技术

在生物医学应用以及需要激发荧光或其他类似照明要求的其他应用中，通常需要宽带光源(broadband optical source)，因为由窄带照明产生的散斑场使窄带照明不适用于许多生物医学和成像应用，例如荧光成像应用。历史上的宽带非相干光源(lightsources)是相对较大的光学系统，并且需要大的透镜和/或反射器以产生具有低发散的输出光束。这种光学系统(optical system)的尺寸限制了将输出光束耦合到诸如光纤之类的波导中的效率。

当前的立体宽带荧光光源，例如所谓的“白色LED”(发光二极管)，经常采用LED泵送(pump)(光学激发)荧光材料，例如嵌入环氧树脂的荧光晶体粉末或单个荧光晶体。尽管将LED用作泵可降低成本和尺寸，但这些荧光光源的光谱辐射度(W/Hz/m²/sr)被泵LED的辐射度(W/m²/sr)限制在荧光材料的吸收带内以及从激发传递到荧光材料的热量的热量管理中。使用低辐射度光泵源(例如LED)会导致发出低光谱辐射度的荧光。这种低光谱辐射度源要么提供不适合长距离应用的、较差的平行光(collimated light)光束，要么提供不适合高分辨率应用的，尤其是不适合在光导(例如液体光导和亚毫米芯光导纤维的光导)中耦合的、聚焦差的光束。

为了在更高辐射度的应用中冷却荧光体，可以采用正面表面或前端(front-end)泵方案。在这样的几何形状中，输出荧光光束与输入泵光束在同一侧。这些正面侧泵方案通常需要将泵送光源(激光二极管、LED或其他光源)以及光束控制和将这些泵源的光学器件(optics)聚焦放置在荧光材料的正面。这种布置具有几个缺点。首先，将光学元件放置在荧光体正面存在实际的空间限制。然后，必须将输出荧光光束的光收集光学器件以及其他光学组件(例如：带通滤波器、光束组合器，纤维耦合光学器件等)放置在荧光体的正面。其次，当泵源位于荧光体的正面时，由于每个泵源除了泵送的荧光材料之外还产生自己的热负荷，因此该设备的热量管理变得复杂。所产生的布置需要使用彼此远离设置的多个散热器(heat sinks)，从而使所产生的光源的热交界(thermal interface)由于被动或主动冷却系统而复杂化。最后，所得到的光源需要组装程序，这在大批量制造和光学对准中增加了难度。

因此，期望在保持紧凑的设计和较低的制造成本的同时提供一种具有高光谱辐射度的光源。

发明内容

通过一种光源和光源的操作方法，实现上述的提供低制造成本、具有高光谱辐射度的、紧凑的光源的目的。

光源包括：主体，该主体的材料掺杂有激发时在激发波长下具有荧光特性的材料，并且具有平凸形状；收集透镜，用于收集由体发出的光；一个或多个镜；一个或多个用于提供激发波长的激发光的光源。光源具有指向相应的镜的输出，使得镜将由一个或多个光源提供的激发光指向主体处，以激发由主体发射的光的发射。一个或多个镜具有设置在输出光束的收集区域之外的反射表面，使得该收集区域不会被(一个或多个)镜遮挡。一个或多个镜可以是单个抛物面镜，其被定位成具有指向主体的顶面的聚焦轴，以将光源的输出聚焦在主体的顶面上。

根据以下对本发明优选实施例的描述，如附图所示，本发明的前述和其他目的，特征和优点将变得显而易见。

附图说明