江子琦， 劉曉梅， 柳 華， 彭 鵬

(海南大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，海南 ?？?570228)

1 引 言

1960年，第一臺(tái)激光器問(wèn)世。伴隨著激光技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，激光器在我們的日常生活及科技發(fā)展等領(lǐng)域扮演著越來(lái)越重要的角色。從氣體激光器到半導(dǎo)體激光器再到光纖激光器和飛秒脈沖激光器，激光的光束質(zhì)量、脈沖寬度、輸出功率、時(shí)空相干性等性能得到了極大的提升。激光白光光源作為新興的激光光源，是通過(guò)激光來(lái)產(chǎn)生高亮度白光的一種照明光源技術(shù)[1-2]，具有頻率覆蓋范圍廣、亮度高、功率峰值高、方向性強(qiáng)、工作壽命長(zhǎng)、空間相干性和時(shí)間相干性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在科研國(guó)防、照明顯示、通訊信息、醫(yī)學(xué)檢測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都發(fā)揮了其實(shí)際作用。與單色激光相比，激光白光光源因能覆蓋可見(jiàn)光譜所有波長(zhǎng)，克服了激光單色性給激光發(fā)展應(yīng)用帶來(lái)的限制，成功將激光技術(shù)應(yīng)用于激光照明和激光顯示領(lǐng)域并展現(xiàn)了巨大的發(fā)展?jié)摿?。與此同時(shí)，因光子可攜帶更多的信息和能量，使得激光白光光源在光通信及高功率切割中也具有廣闊的應(yīng)用前景。

20世紀(jì)60年代以來(lái)，半導(dǎo)體物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了半導(dǎo)體激光器的快速發(fā)展。半導(dǎo)體激光器因具有體積質(zhì)量小、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)光電子集成和電光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為世界上發(fā)展最快并成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的一類(lèi)激光器。隨著半導(dǎo)體激光器發(fā)展的深入和市場(chǎng)需求的變化，利用半導(dǎo)體激光合成白光光源成為研究熱點(diǎn)。目前，半導(dǎo)體激光白光光源的合成方案主要有兩種：一種為紅綠藍(lán)3基色激光合成；另一種則是單色激光激發(fā)熒光材料轉(zhuǎn)換。前者雖容易獲得電光轉(zhuǎn)換效率高且顯色性好的白光光源，但存在白光輸出功率低，成本高的問(wèn)題；后者是基于混色原理所得，雖無(wú)散斑現(xiàn)象且成本低、工藝簡(jiǎn)單，但熒光材料存在的斯托克斯損耗使電光轉(zhuǎn)換效率降低，輸出白光的某些激光特性被削弱，如準(zhǔn)直性、能量密度等。如何產(chǎn)生穩(wěn)定高輸出功率及色溫接近于標(biāo)準(zhǔn)白光的半導(dǎo)體激光白光光源是需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。分析和掌握各種激光白光光源的原理、性能和特點(diǎn)，有利于促進(jìn)激光技術(shù)的應(yīng)用，使其在更多的領(lǐng)域發(fā)揮更好的作用，創(chuàng)造更高的價(jià)值。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

2005年，日本Nichia公司在FPD研討會(huì)上公布了利用半導(dǎo)體激光器獲得白光輸出的消息。他們分別使用了波長(zhǎng)為445 nm的GaN基半導(dǎo)體激光器和波長(zhǎng)為405 nm的藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光器。GaN半導(dǎo)體激光激發(fā)黃色熒光粉后的白光顯色指數(shù)Ra為72，短波的藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光激發(fā)多種熒光材料后白光顯色指數(shù)Ra提高至86[3]。兩年后該公司用500 mW半導(dǎo)體激光器激發(fā)熒光粉獲得了光通量為96 lm的白光光源[4]。

2008年，日本科學(xué)家S.Saito在注射電流為1 A的情況下，利用405 nm的GaN基半導(dǎo)體激光器激發(fā)熒光粉得到了光通量200 lm和光效為42 lm/W的白光光源，其電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了40%[5]。

2010年，韓國(guó)Inha大學(xué)的Ryu等采用了Nichia公司相同的方法，他們將445 nm的半導(dǎo)體激光耦合進(jìn)400 μm的塑料光纖中，讓激光激發(fā)涂在光纖另一頭的YAG黃色熒光粉。當(dāng)注入電流達(dá)0.1 A時(shí)，得到了光通量5 lm和光效為10 lm/W的白光光源。作者認(rèn)為造成光效低的主要原因是實(shí)驗(yàn)中激光器的效率僅為8.5%，其次在藍(lán)光激發(fā)熒光粉時(shí)的斯托克斯損耗達(dá)20%[6]。

2011年，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用4臺(tái)獨(dú)立的大型激光器實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的白光激光輸出，但由于體積太大限制了其在照明或顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用[7]。

2013年，Kristin[8]等通過(guò)402 nm的近紫外半導(dǎo)體激光器激發(fā)紅、綠、藍(lán)3原色熒光粉和442 nm的藍(lán)光半導(dǎo)體激光器激發(fā)YAG∶Ce黃色熒光粉，得到了不同CIE指標(biāo)的白光光源。相比之下，藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉得到的白光發(fā)光效率更高，但是顯色性較差。

2015年，日本Shingo等人通過(guò)氮化物-藍(lán)色半導(dǎo)體激光器和黃色熒光材料的組合得到了光通量為250 lm的白光[9]。

2016年，C．Foucher等人將紅、綠、藍(lán)3種DFB激光器采用兩種放置方式(相鄰和垂直)放置在超薄柔性玻璃基板上得到了42 μJ/cm2的白光激光輸出[10]。

2017年，Changmin Lee等人采用近紫外激光器激發(fā)紅綠藍(lán)3色熒光粉實(shí)現(xiàn)了大于1 Gbit/s的數(shù)據(jù)速率，產(chǎn)生了顯色指數(shù)79、色溫4 050 K的白光[11]。與使用藍(lán)色激光器和YAG∶Ce熒光粉相比，該系統(tǒng)能同時(shí)滿足高質(zhì)量照明和高速低噪聲通信的要求。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

2008年，Xu等[12-13]利用405 nm近紫外半導(dǎo)體激光分別激發(fā)紅、綠、藍(lán)3基色熒光粉和黃色與紅色混合的熒光粉的方式獲取白光。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)注入電流都為0.8 A時(shí)，采用405 nm近紫外半導(dǎo)體激光激發(fā)黃色與紅色的混合熒光粉得到的白光質(zhì)量更佳，此時(shí)白光的光通量為5.7 lm，光效為13 lm/W，色溫5 200 K，顯示指數(shù)達(dá)70。

2014年，電子科技大學(xué)羅智田等[14]使用450 nm半導(dǎo)體藍(lán)色激光激發(fā)YAG黃色熒光粉實(shí)現(xiàn)白光輸出，并研究了摻Y(jié)AG熒光粉的氮化物紅色熒光粉。結(jié)論是隨著氮化物紅色熒光粉的含量增多，輸出白光源的顯色指數(shù)也隨之增多至出現(xiàn)峰值，顯色指數(shù)最高可達(dá)69.3。

2017年，Yi Yang等人[15]設(shè)計(jì)了一款小尺寸的半導(dǎo)體激光驅(qū)動(dòng)熒光粉板獲取白光的裝置，無(wú)需遠(yuǎn)程熒光粉配置。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流為3 A時(shí)，得到了光通量850 lm，色溫6 990 K，最大光效70 lm/W的白光。但是由于此裝置的尺寸過(guò)小，限制了其應(yīng)用場(chǎng)景。

2018年，Yang等[16]使用638 nm的紅光、520 nm的綠光和450 nm的藍(lán)光合成了高均勻的白光，設(shè)計(jì)了一種微透鏡陣列光束均勻化系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)白光的均勻化處理，最終得到了顯色指數(shù)64.8，色溫5 171 K，光照強(qiáng)度×104lx的白光，并且證明了基于RGB3基色激光器合成白光的光學(xué)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率可見(jiàn)光通信和高質(zhì)量照明的潛力。同年，顏博霞[17]等人使用紅綠藍(lán)三基色激光器合成白光，通過(guò)顏色配比、光纖合束，得到了色溫略低于理論值約15%的白光激光輸出。其中紅光和藍(lán)光都采用半導(dǎo)體激光器，而綠光采用固體倍頻綠光激光器。由于固體倍頻綠光激光器本身的特性相干性太強(qiáng)，很容易產(chǎn)生散斑并影響照明或視覺(jué)效果。

2019年，田景玉等[18]使用高功率三色半導(dǎo)體激光器直接用作白光合成光源。 產(chǎn)生的6 480 K色溫大約等于6 500 K的標(biāo)準(zhǔn)白光色溫，輸出達(dá)到58.4 W。另外，這種結(jié)構(gòu)允許通過(guò)電流直接調(diào)節(jié)三基色激光器的功率比。該研究直接使用半導(dǎo)體激光束耦合技術(shù)用于開(kāi)發(fā)白光照明源要比采用倍頻藍(lán)光、綠光光源更具優(yōu)勢(shì)。

3 半導(dǎo)體激光獲取白光光源的方案

3.1 單色激光利用熒光材料轉(zhuǎn)換

3.1.1 藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光功能材料轉(zhuǎn)換

該方案的原理如圖1所示，即藍(lán)色激光器所發(fā)射出的部分藍(lán)色激光投射于黃色熒光粉上并被黃色熒光粉吸收后發(fā)射出黃色光，再與未被熒光粉吸收的藍(lán)光混合形成白光。為了提高色彩還原度及減少色彩校正過(guò)程中的亮度損失，也可將紅色激光器與藍(lán)色激光器配合使用。

圖1 藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光粉轉(zhuǎn)換成白光原理圖Fig.1 Schematic diagram of blue laser exciting the yellow phosphor to convert into white light

3.1.2 近紫外激光激發(fā)三原色熒光功能材料轉(zhuǎn)換

該方案是由藍(lán)色、黃色熒光粉和近紫外激光來(lái)完成的，原理如圖2所示。近紫外激光被藍(lán)色熒光粉吸收后發(fā)射出藍(lán)光，之后黃色熒光粉將部分藍(lán)光吸收發(fā)射出黃光，得到的藍(lán)光和黃光混合最終完成白光的獲取。這種方法色彩還原度高，但是使用多種熒光粉會(huì)造成光源不穩(wěn)定[19]，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中斯托克斯損耗的能量也更多。

圖2 近紫外激光激發(fā)三原色熒光材料原理圖Fig.2 Schematic diagram of near-ultraviolet laser excitation of three primary color fluorescent materials

這兩種方案都是基于混色原理所得，借鑒了白光LED[20-21]的出光原理，但是與LED不同的是，利用激光獲取白光光源所需的熒光材料性能要求會(huì)更高，以承受激光的沖擊。熒光材料的選擇直接決定了輸出白光光源的質(zhì)量(亮度、色溫、穩(wěn)定性等)。近年來(lái)一些導(dǎo)熱性突出的熒光材料迅速發(fā)展，如單晶、陶瓷等。目前，低功率白光激光照明大多采用熒光粉加樹(shù)脂硅膠的封裝方式，而中高功率的白光激光照明則是優(yōu)先選擇導(dǎo)熱性好及生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)易的陶瓷材料[22]。

利用半導(dǎo)體激光激發(fā)熒光材料的光學(xué)系統(tǒng)主要由光束整形模塊和熒光體轉(zhuǎn)換模塊組成。

(a)光束整形模塊。此模塊是為了對(duì)激光進(jìn)行光纖耦合及準(zhǔn)直擴(kuò)束的操作。光纖耦合能使激光的光纖質(zhì)量大幅提升，而準(zhǔn)直擴(kuò)束能起到擴(kuò)大激光激發(fā)面積的作用。

(b)熒光體轉(zhuǎn)換模塊。利用激光激發(fā)熒光粉會(huì)發(fā)生復(fù)雜的光學(xué)反應(yīng)，Tracepro光學(xué)仿真軟件可以幫助我們分析熒光粉的參數(shù)變化對(duì)最終輸出白光質(zhì)量的影響，從而確定輸出最佳白光質(zhì)量的熒光粉參數(shù)值。

3.2 紅、綠、藍(lán)三基色激光合成

根據(jù)三原色原理可知，只需調(diào)整紅綠藍(lán)三基色的比例，就可以得到自然界中的大多數(shù)顏色。因此若能調(diào)整好紅綠藍(lán)三基色的比例，利用三基色激光合成白光激光是可行的。該方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是使用獨(dú)立的紅、綠、藍(lán)三基色激光器，對(duì)發(fā)出的3種顏色激光進(jìn)行顏色功率配比，輸出的3種顏色的激光經(jīng)過(guò)空間合束、波長(zhǎng)合束后耦合進(jìn)光纖，最終輸出白光。此過(guò)程顏色的功率配比決定了最后輸出白光的色彩與色溫等效果。

3.2.1 合束結(jié)構(gòu)

基于紅、綠、藍(lán)三基色激光合成白光的過(guò)程如圖3所示，3個(gè)激光單元各自經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直后，通過(guò)反射鏡實(shí)現(xiàn)空間合束，再經(jīng)過(guò)兩次波長(zhǎng)合束實(shí)現(xiàn)白光激光的輸出。

圖3 紅、綠、藍(lán)三基色激光光纖耦合過(guò)程Fig.3 Red, green and blue laser fiber coupling process

3.2.2 功率配比

根據(jù)三原色原理可知，在確定目標(biāo)顏色后，即可計(jì)算出3種原色的比例，比例的多少通常由顏色的三刺激值來(lái)表征。由色度學(xué)原理，當(dāng)將具有已知亮度值和色度坐標(biāo)的兩種或更多種顏色相加并混合時(shí)，混合色的亮度和色度坐標(biāo)可以根據(jù)CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)獲得。

假定某顏色的三刺激值為X、Y、Z，色品坐標(biāo)為(x，y)，亮度為u，則三者滿足

(1)

其中三刺激值與色品坐標(biāo)之間的關(guān)系為：

(2)

在將三基色RGB激光合成白光時(shí)，三基色RGB激光器的波長(zhǎng)和亮度已知，設(shè)紅、綠、藍(lán)三色色品坐標(biāo)分別為(xR，yR)，(xG，yG)，(xB，yB)，對(duì)應(yīng)其三刺激值為(XR，YR，ZR)，(XG，YG，ZG)，(XB，YB，ZB)。此時(shí)，白光的三刺激值(X0，Y0，Z0)與紅、綠、藍(lán)三基色的三刺激值關(guān)系為:

(3)

由式(2)可類(lèi)比得到白光的色品坐標(biāo)為：

(4)

假定紅、綠、藍(lán)三色的亮度比為L(zhǎng)R∶LG∶LB，由式(1)、(3)、(4)可得：

(5)

亮度L與功率P之間的關(guān)系為:

L=Km·V(λ)·P

(6)

其中：Km為光譜光視效能，其值為683 lm/W，V(λ)為視見(jiàn)函數(shù)。則對(duì)于選定的三原色光，其功率之比為：

(7)

通過(guò)以上過(guò)程可求得三原色合成白光時(shí)的功率配比。

這兩種利用半導(dǎo)體激光獲取的白光光源都不屬于真正意義上的白激光。真正意義的白光激光應(yīng)具備傳統(tǒng)激光除單色性以外的所有激光特性，并且其光譜應(yīng)和太陽(yáng)光譜一致?；诙嗌騿紊す猥@得的白光光源并沒(méi)有做到“激光進(jìn)，激光出”，喪失了很多激光的優(yōu)良特性，因此不能作為一個(gè)獨(dú)立的、真正意義上的白激光。

4 半導(dǎo)體激光白光光源技術(shù)應(yīng)用

4.1 激光照明技術(shù)

早在2011年，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室通過(guò)將4個(gè)單色激光合束形成的白光用于照明，測(cè)試者無(wú)法區(qū)分激光形成的白光與LED光源及白熾燈光源的區(qū)別，這就說(shuō)明通過(guò)多基色或單頻激光形成的白光光源呈現(xiàn)出的色彩質(zhì)量并不會(huì)比傳統(tǒng)光源差。因此，它消除了人們長(zhǎng)期以來(lái)的誤解，即窄帶激光不適用于照明顯示。白光激光照明目前主要應(yīng)用于特種照明、車(chē)輛照明、軍事工具照明、醫(yī)療照明等。自2014年以來(lái)，寶馬、奧迪和路虎等車(chē)企陸續(xù)推出了配備有激光大燈的高端車(chē)型[23]，使用激光頭燈相比LED來(lái)說(shuō)改善了遠(yuǎn)光照明，照明距離翻倍至600 m，一定程度地增強(qiáng)了夜間駕駛員的行車(chē)安全性，優(yōu)化了高速駕駛視覺(jué)體驗(yàn)。同時(shí)，基于數(shù)字微反射鏡(DMD)裝置的新一代數(shù)字化汽車(chē)照明技術(shù)也迫切需要具有高亮度和高流明輸出的白光光源[24]。2019年，納麗德公司推出一款白激光手電，實(shí)現(xiàn)了白色激光手持照明，且遠(yuǎn)射距離達(dá)1 100 m。目前，激光照明技術(shù)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展還僅限于利用藍(lán)光半導(dǎo)體激光激發(fā)熒光物質(zhì)而產(chǎn)生白光。相信隨著半導(dǎo)體激光白光光源技術(shù)的發(fā)展，白光激光照明將會(huì)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域加速實(shí)現(xiàn)。

4.2 激光顯示技術(shù)

激光顯示技術(shù)是繼黑白顯示、標(biāo)準(zhǔn)彩色顯示、數(shù)字顯示之后的新一代顯示技術(shù)，具有色域廣、壽命長(zhǎng)、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。鑒于激光的高單色性，它可以產(chǎn)生色坐標(biāo)接近色空間邊界的分量色光。因此，激光可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)顯示器(如陰極射線管(CRT)、LED背光液晶顯示器(LCD)或基于寬帶非相干光源的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED))更寬的色域(超過(guò)人眼可感知的所有顏色的90%)，使顯示效果及清晰度等都達(dá)到極致。此外，由于激光器本身具有高亮度的特征，因此容易實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度，正是這些優(yōu)點(diǎn)推動(dòng)了近年來(lái)激光顯示技術(shù)的進(jìn)步。限于當(dāng)前綠色和紅色半導(dǎo)體激光器的功率和成本等因素，市場(chǎng)上現(xiàn)有的激光顯示產(chǎn)品大多數(shù)都是通過(guò)激光光源和LED光源的混合顯示產(chǎn)品或激光激發(fā)熒光材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的。未來(lái)，激光顯示器的主要研究和發(fā)展方向是將激光用作新型投影光源，向著大屏幕方向的發(fā)展以及通過(guò)三基色激光束在屏幕上快速掃描進(jìn)行直接成像，這就要求系統(tǒng)的輸出功率、色溫穩(wěn)定性達(dá)到一定高度。

4.3 可見(jiàn)光無(wú)線通信技術(shù)

激光不僅是能量的載體，也是信息的載體。作為信息的載體，激光可應(yīng)用于自由空間的通訊，如太空和海洋內(nèi)部。由于白色激光具有較寬的通信頻帶，因此與普通的單色激光器相比，它能攜帶更多的信息并且特別適合于海洋中潛艇之間的自由空間激光通信。

可見(jiàn)光無(wú)線通信(Light Fidelity，LiFi)是使用可見(jiàn)光波譜調(diào)制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線傳輸技術(shù)。由于可見(jiàn)光遍布我們周?chē)?，與此同時(shí)，LED的調(diào)制速度比現(xiàn)有的基于微波的WIFI的調(diào)制速度快得多，因此若要通過(guò)LIFI技術(shù)高速訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，我們需要做的就是升級(jí)現(xiàn)有的照明設(shè)備。與LED相比，激光具有更高的調(diào)制速率(通常是LED的10～100倍)，因此更加適合應(yīng)用于可見(jiàn)光無(wú)線通信中。白光激光器具有更多潛在的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛梢耘c多基色激光器結(jié)合使用，因此可以與每種原色進(jìn)行調(diào)制和復(fù)用以獲得更多的通信帶寬。隨著白光激光照明和顯示技術(shù)的發(fā)展和普及，基于激光白光光源的LIFI技術(shù)有望得到更廣泛的推廣。

5 半導(dǎo)體激光白光光源技術(shù)應(yīng)用于水下探測(cè)的展望

海洋——生命的搖籃，約占地球表面積的71%。在20世紀(jì)中時(shí)人類(lèi)開(kāi)始探索和利用海洋世界，但目前為止，還有95%的海底世界是未知的。隨著人類(lèi)對(duì)海洋的進(jìn)一步觀測(cè)和開(kāi)發(fā)，水下光源的研究不可或缺，目前，水下常用的光源有LED、鹵鎢燈、激光等。在水下照明領(lǐng)域，國(guó)外研究仍遙遙領(lǐng)先。雖然國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的發(fā)展也今非昔比，但如今我國(guó)在進(jìn)行海洋探測(cè)時(shí)所需的水下照明光源大部分還依賴于進(jìn)口。因此，水下光源的研究仍有很大的發(fā)展空間。激光和LED相比，首先激光的直徑要遠(yuǎn)小于常規(guī)LED；其次激光的發(fā)光效率要遠(yuǎn)高于LED，與此同時(shí)激光也不存在效率突然下降的問(wèn)題，有利于節(jié)約電能和增加壽命；再者，激光的亮度衰減更低且能量密度更強(qiáng)；最后，LED需要很復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)來(lái)解決它的發(fā)熱問(wèn)題，而激光的冷卻系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單[25]。

通常，光束在水下傳播1 m的效果相當(dāng)于在空氣介質(zhì)中傳播800～1 000 m[26]。當(dāng)光進(jìn)入大海時(shí)，海水使光的能量衰減，衰減的主要原因是吸收和散射。在海水中，衰減系數(shù)隨光的波長(zhǎng)而異，但海洋中存在一個(gè)類(lèi)似于大氣中的透光窗口，即海水對(duì)波長(zhǎng)在470～580 nm波段內(nèi)的藍(lán)綠光的衰減要比其他光波段小得多，因此藍(lán)綠激光被廣泛應(yīng)用于水下目標(biāo)的探測(cè)及通信。許多國(guó)家對(duì)藍(lán)綠激光在水下通信、測(cè)深、探測(cè)、傳感等方面投入了大量的人力和物力，研制出了一些典型樣機(jī)，主要有連續(xù)激光行掃描成像系統(tǒng)和脈沖激光行掃描成像系統(tǒng)。前者使用連續(xù)綠光(532 nm)激光器和非選通光電倍增管，后者使用高重頻脈沖綠光激光器和定制的選通光電倍增管[27]。雖然藍(lán)綠激光很好地解決了水下探測(cè)和通信的問(wèn)題，并成功在民用和軍事領(lǐng)域大放光彩，但由于單色激光的限制，藍(lán)綠激光并不能很好地用于水下目標(biāo)識(shí)別及光譜分析等方面。

半導(dǎo)體激光白光光源繼承了激光器單色性穩(wěn)定的特點(diǎn)，顯色指數(shù)高，覆蓋顏色范圍達(dá)90%以上，能真實(shí)呈現(xiàn)客觀世界的顏色，但因白光激光光源的穩(wěn)定性、功率及相關(guān)技術(shù)的限制，目前將白光激光光源用于水下探測(cè)的研究甚少。為了大規(guī)模滿足半導(dǎo)體激光白光光源能應(yīng)用于各行業(yè)的需求，輸出的白光需要具備更高更穩(wěn)定的功率、出色的光束質(zhì)量、更好的光譜特性，同時(shí)能保證不同介質(zhì)中白色激光輸出的性能穩(wěn)定性。目前待解決的問(wèn)題有：從半導(dǎo)體激光器入手，研發(fā)半導(dǎo)體激光器的新材料結(jié)構(gòu)和成熟的激光合束技術(shù)；芯片、熒光材料的發(fā)展和工藝方面的挑戰(zhàn)；優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的半導(dǎo)體激光白光光源。隨著水下成像技術(shù)和半導(dǎo)體激光白光光源的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體激光白光光源很有可能成為影響未來(lái)水下探測(cè)發(fā)展的新一代顛覆性技術(shù)。

6 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體激光白光光源的合成方案及應(yīng)用難點(diǎn)的分析，對(duì)半導(dǎo)體激光白光光源技術(shù)應(yīng)用于水下探測(cè)進(jìn)行了展望，這為后續(xù)半導(dǎo)體激光白光光源發(fā)展方向提供了參考依據(jù)。隨著半導(dǎo)體激光白光光源發(fā)展的日趨成熟，克服發(fā)展瓶頸，使其更好的應(yīng)用于海洋世界，將為我們探測(cè)海洋世界帶來(lái)極大的便利。如今國(guó)內(nèi)技術(shù)還需時(shí)間沉淀，技術(shù)突破大有希望。我們相信，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著半導(dǎo)體激光合成白光光源技術(shù)的成熟，它將如同激光技術(shù)一樣，走出實(shí)驗(yàn)室，走進(jìn)我們的生活。