[发明专利]一种激光照明的荧光复合陶瓷光纤的制备方法

说明书

本发明公开了一种激光照明的荧光复合陶瓷光纤的制备方法，采用多喷嘴微挤出成型工艺同步连续生产，利用凝胶膏状浆料配制Ce³⁺:YAG，Mn⁴⁺:YAG和Ce³⁺:LuAG等不同组分的荧光陶瓷光纤材料作为黄光、红光和绿光的荧光转换照明材料，用光斑大小可调的蓝光激光器作为点光源端面激发荧光陶瓷光纤，实现单一或复合激发的光电分离的高功率照明。本发明操作简单，可实现连续化生产作业，可用于石油、化工、天然气、游泳池等安全要求高的场所，也可以用于建筑文物、医疗或实验室等特殊场所。

技术领域

本发明涉及陶瓷光纤制备技术领域，具体涉及一种激光照明的荧光复合陶瓷光纤的制备方法。

背景技术

光纤照明是指透过光纤导体的传输，可以将光源传导到光纤中的任意区域里，是近年来兴起的高科技照明技术。传统光纤在照明里的应用方式分成两种，一种是端面发光，另一种是体发光。其中应用最为普遍的是端面发光，主要是由两种组件所组成：光源投射机以及光纤。在照明领域里所使用的光纤，大多数是塑料光纤，发光方式是端面发光，如室内装饰、水景照明、城市建筑、道路交通以及古建筑文物照明等。

随着激光照明光源的兴起，与传统的作为塑料光纤光源的LED相比，激光照明具有发光效率高、耗电量小、使用寿命长、工作温度低、单元体积小、安全可靠等特点。为了适应激光光源的迅猛发展必然要求一种与之相匹配的光纤照明材料。而具有立方相结构，不存在双折射现象的YAG、LuAG作为基质材料的透明陶瓷材料凭借高热导率、成型灵活、可高掺杂的特点能很好的适应光纤材料的要求。其中高掺杂的特性非常有助于Ce³⁺、Mn³⁺、Gd³⁺、Pr³⁺等稀土离子、过渡金属离子等高浓度掺杂，从而在蓝色激光激发下，形成各种颜色的荧光陶瓷光纤。更为重要的是，分别发射黄光、红光和绿光的Ce³⁺:YAG，Mn⁴⁺:YAG和Ce³⁺:LuAG等不同组分的荧光陶瓷光纤可以进一步复合形成色温、光效可调的白光，适用于室内等场合。

目前尚未有用于激光照明的荧光陶瓷光纤的报道。在制备方法上也大都为挤出成型、凝胶注模、注浆成型等方法，一次只能制备一条光纤，生产效率低。且LED光源不具备激光光源光斑的单色性好、光斑大小可调等优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光照明的荧光复合陶瓷光纤的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种激光照明的荧光复合陶瓷光纤的制备方法，包括如下步骤：

S1、按照透明陶瓷材料分子式中各元素的化学计量比称取高纯氧化物原料粉体，除杂预处理，所述透明陶瓷材料为稀土离子或过渡金属离子掺杂的YAG透明陶瓷、稀土离子或过渡金属离子掺杂的LuAG透明陶瓷中的一种或多种；

S2、将所述原料粉体混合并加入烧结助剂、磨球、溶剂组成预混液，放入球磨罐中混合球磨，得到混合浆料；

S3、球磨结束后将混合浆料烘干，过筛，再放入马弗炉中煅烧，得到凝胶注模成型的陶瓷原料粉；

S4、使用上述原料粉配制凝胶成型体系所需浆料，浆料固含量为50vol.％以上，真空除泡后注入微型挤出机的不同储料室，通过柱塞泵的高压强挤出，干燥后形成各种荧光陶瓷光纤素坯；

S5、上述光纤依次进行排胶、真空烧结、抛光处理，得到直径几十到几百微米的荧光陶瓷光纤；

S6、采用激光器作为点光源端面激发荧光陶瓷光纤，满足光电分离及通过调节光斑大小和强度来满足照明需求。