具有旋转光学器件的旋转静态发光材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本说明书总体涉及光发生系统，具体地涉及具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
【背景技术】
[0002]在激光器-发光材料照明系统中，产品性能的一个限制因素是对发光材料(例如荧光体)的冷却。将荧光体置于旋转轮上的其中一个好处是，它将入射能量分布至更大的区域，有效地降低了热密度。然而，当旋转的液体冷却式荧光体轮用于高功率应用时，必须包含使用旋转密封件的冷却液体。旋转密封件寿命有限，寿命可能小于用于照明源或用于投影应用所需的寿命。此外，在发光材料的光点的高能量密度可导致材料性能的降低。
【发明内容】
[0003]大体上，本发明涉及一种具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。激励光(包括但不限于激光)的输入路径(和替代地，输出路径)和光的输出路径是沿着光学器件的旋转轴线固定的，该光学器件绕不能旋转的发光材料和散热器旋转，从而将发光材料产生的光分散至散热器的表面上，使得静态散热器可以用来冷却发光材料，所述静态散热器例如为水箱、热管、蒸汽室、散热片等。旋转静态发光材料的至少一部分具有圆形对称性，并且旋转光学器件与旋转静态发光材料同轴；使用马达等使旋转光学器件围绕发光材料旋转。激励光沿着旋转轴线在光学器件处被接收，并且当光学器件旋转时，该光学器件传送激励光至旋转静态发光材料，在旋转静态发光材料上扫出一圈激励光。激励光激发发光材料，发光材料又发射光；该光由旋转光学器件收集，所述旋转光学器件将发光材料产生的光传送回到旋转轴线，在旋转轴线，光离开光学器件，例如朝向收集光学器件和/或投影光学器件，使得可以从发射光中产生图像，如在投影仪系统中。由于激励光沿着旋转轴线被收集并且所发射的光沿着旋转轴线离开光学器件，所以激光器和收集光学器件的位置是固定的。另夕卜，由于发光材料是旋转静态的，所以发光材料位于旋转静态散热器上；因此散热器可以使用包括水箱的旋转静态散热器来冷却，避免使用旋转密封件。由于光学器件使得激励光通过扫出一个圆的方式等照射发光材料，发光材料处产生的热量也分散至所述圆上，从而防止热量积聚在发光材料的一个点上，而不旋转发光材料。散热器/发光材料可平行和/或垂直于光学器件线性移动，使得激励光在发光材料上扫出螺旋型形状，以进一步分散发光材料上产生的热量。在一些实施方式中，固定光源可以是偏离轴线的，并且旋转光学器件包括两个平行的反射镜。在其他实施方式中，发光材料可包括薄盘激光器的增益材料；在一些这些实施方案中，本文中描述的系统可以包括一个或多个后向反射器，所述后向反射器配置为将从薄盘激光器的反射镜反射的光循环回到增益材料以进一步产生光。
[0004]在本说明书中，元件可以被描述为“配置为”执行一个或多个功能或“配置用于”这样的功能。在一般情况下，配置为执行或配置用于执行功能的元件配置为执行该功能，或者是适合于执行该功能，或者适应于执行该功能，或可操作以执行该功能，或以其他方式能够执行该功能。
[0005]应当理解，对于本说明书的目的，语言“X、Y和Z中的至少一个”和“X、Y和Z中的一个或多个”，可以被解释为仅X、仅Υ、仅Ζ，或两个或多个项目Χ、Υ和Ζ的任何组合(例如，
ΧΥΖ、ΧΥΥ、ΥΖ、ΖΖ，等)。当出现语言“至少一个......”和“一个或多个......”时，类似的逻辑可应用于两个或更多项目。
[0006]本说明书的一个方面提供了一个系统，该包括:散热器；位于散热器上的至少一个发光材料，所述至少一个发光材料的至少一部分绕轴线圆形对称，所述散热器和所述至少一个发光材料是不能旋转的；光学器件，其配置为相对于所述至少一个发光材料绕旋转轴线旋转，该旋转轴线与至少一个发光材料的轴线同轴，所述光学器件配置为:沿着旋转轴线接收激励光；当光学器件旋转时，将激励光传送到至少一个发光材料的一个或多个位置；收集从由激励光激发的至少一个发光材料上的一个或多个位置发射的光；并且将从所述至少一个发光材料收集到的光传送到旋转轴线以沿所述旋转轴线发射所述光。
[0007]该系统可进一步包括马达，所述马达配置为使所述光学器件相对于所述至少一个发光材料旋转。
[0008]该系统可进一步包括配置为产生所述激励光的至少一个固定光源。
[0009]该系统可进一步包括:配置为产生所述激励光的至少一个固定光源；和用于沿着所述旋转轴线传送所述激励光至所述光学器件的固定光学器件。
[0010]该系统还可包括主体和框架中的一者或多者，所述主体和所述框架中的一者或多者包括所述光学器件。
[0011]该系统还可包括主体和框架中的一者或多者，所述主体和所述框架中的一者或多者包括所述光学器件和平衡块，使的所述主体和所述框架中的一者或多者的质心沿着所述旋转轴线定位。
[0012]该光学器件可以包括下列中的一者或多者:至少一个分色镜；至少一个透镜；和至少一个棱镜。
[0013]所述散热器和所述至少一个发光材料的表面可包括围绕所述轴线对称的环面，并且所述光学器件进一步配置为沿着所述表面旋转。
[0014]该散热器可以包括圆柱体，并且所述至少一个发光材料可以位于所述圆柱体的内表面上，所述光学器件配置为在所述圆柱体内旋转。
[0015]该散热器可以包括圆柱体，并且所述至少一个发光材料可以位于所述圆柱体的外表面上，所述光学器件进一步配置为围绕所述圆柱体的所述外表面旋转。
[0016]所述至少一个发光材料可包括位于所述散热器的不同部分处的至少两个发光材料，所述至少两个发光材料的每一个围绕所述轴线圆形对称，所述光学器件进一步配置为当所述光学器件旋转时将所述激励光传送到所述至少两个发光材料的每一个。
[0017]所述光学器件可以进一步配置为:向所述至少一个发光材料的至少两个不同部分传送所述激励光；收集从由激励光激发的所述至少两个不同部分发射的光；以及将从所述至少两个不同部分收集的光传送到所述旋转轴线以沿所述旋转轴线发射所述光。
[0018]该系统还可包括用于相对于所述光学器件移动所述散热器的装置。
[0019]该散热器还可以包括静态水箱。
[0020]该散热器可以包括围绕所述轴线对称的超环面。
[0021]该散热器可以包括围绕所述轴线对称的超环面，并且所述光学器件配置为下列中的一者或多者:接收通过所述超环面的所述激励光；并将从所述至少一个发光材料收集的光传送穿过所述超环面。
[0022]该光学器件可以进一步配置为从所述光学器件的第一侧接收所述激励光，并将从所述至少一个发光材料收集的光向回传送穿过所述第一侧。
[0023]该光学器件可以进一步配置为从所述光学器件的第一侧接收所述激励光，并将从所述至少一个发光材料收集的光传送穿过与所述第一侧相对的第二侧。
[0024]所述发光材料可以位于所述散热器的相对两侧，并且所述光学器件可以进一步配置为从所述散热器的所述相对两侧都接收所述激励光。
[0025]本说明书的另一个方面提供了一个系统，所述系统包括:散热器；位于所述散热器上的发光材料，所述发光材料的至少一部分围绕轴线圆形对称，所述散热器和所述发光材料是不能旋转的；固定光源，所述固定光源配置为生成激励光，所述激励光配置为激发所述发光材料以产生发射光，所述激励光的入射路径与所述发光材料的所述轴线形成第一角度，所述第一角度大于0°且小于90° ;以及光学器件，所述光学器件配置为相对于所述发光材料围绕所述发光材料的所述轴线旋转，所述光学器件包括:第一反射镜，所述第一反射镜位于所述轴线上并与所述轴线形成第二角度，所述第一反射镜进一步位于所述激励光的所述入射路径上，所述第二角度大于0°且小于90° ;以及平行于所述第一反射镜的第二反射镜，所述第一反射镜配置为朝向所述第二反射镜反射所述激励光，以及所述第二反射镜配置为朝向所述发光材料反射所述激励光。
[0026]所述激励光从所述第一反射镜到所述第二反射镜再到所述发光材料的所述反射路径可以大约等于沿着所述激励光的所述入射路径延伸的直线从所述第一反射镜与所述入射路径之间的第一交点到所述轴线与所述直线之间的第二交点的长度。
[0027]所述第一反射镜和所述第二反射镜可以进一步配置为反射来自所述发光材料的所述发射光远离所述发光材料。
[0028]所述第一反射镜和所述第二反射镜可以进一步配置为反射来自所述发光材料的所述发射光沿所述轴线远离所述发光材料。
[0029]所述第一角度可为大于约20°C和小于约75°C。
[0030]所述第二角度可为大于约20°C和小于约75°C。
[0031]该系统还可以包括配置为生成所述激励光的至少一个第二固定光源，来自所述至少一个第二固定光源的所述激励光的相应入射路径的相应几何形状类似于来自所述固定光源的所述激励光的所述入射路径的几何形状。
[0032]所述第二反射镜的一部分可位于所述激励光的所述路径上在所述固定光源和第一反射镜之间，所述第二反射镜的所述部分配置为:朝所述第一反射镜透射所述激励光；并反射所述激励光。
[0033]所述第二反射镜的位于所述激励光的所述路径上在所述固定光源和所述第一反射镜之间的所述部分可以包括下列的中一者或多者:分色镜；以及当所述激励光和所述发射光具有不同的偏振状态时，偏振分光器。
[0034]所述第一反射镜的中心可以位于所述轴线上。
[0035]该系统还可以包括主体和框架中的一者或多者，所述主体和所述框架中的一者或多者包括所述光学器件。
[0036]该系统还可以包括马达，所述马达配置为使所述光学器件相对于所述发光材料旋转。
[0037]该系统还可以包括主体和框架中的一者或多者，所述主体和所述框架中的一者或多者包括所述光学器件和平衡块，使得所述主体和所述框架中的一者或多者的质心沿着所述旋转轴线定位。
[0038]所述散热器和所述至少一个发光材料的表面可包括相对所述轴线对称的环面，并且所述光学器件可以进一步配置为沿着所述表面旋转。
[0039]该散热器还可以包括静态水箱。
[0040]本说明书的另一个方面提供了一个系统，该系统包括:散热器；位于所述散热器上的薄盘激光器的增益介质，所述增益介质的至少一部分绕轴线圆形对称，所述散热器和所述增益介质是不能旋转的；光学器件，所述光学器件配置为相对于所述增益介质围绕旋转轴线旋转，该旋转轴线与所述至少一个发光材料的所述轴线同轴，所述光学器件配置为:接收激励光；当所述光学器件旋转时，以非垂直角度将所述激励光传送到所述增益介质；收集从由所述激励光激发的所述增益介质发射的光；并且，传送发射光远离所述增益介质；以及至少一个后向反射器，所述至少一个后向反射器配置为将从所述薄盘激光器的反射镜反射的所述激励光朝向所述增益介质反射回来。
[0041]该光学器件可以包括所述至少一个后向反射器，使得所述至少一个后向反射器旋转。
[0042]该至少一个后向反射器可以是静态的。
[0043]该至少一个后向反射器可包括至少一个平面发射镜。
[0044]该至少一个后向反射器可包括至少一个抛物面反射镜和至少一个棱镜后向反射器的组合。
[0045]该至少一个后向反射器可包括至少一个棱镜后向反射器。
[0046]该至少一个后向反射器可以包括下列中的一者或多者的组合:至少一个平面发射镜，至少一个抛物面反射镜，和至少一个棱镜后向反射器，所述组合布置成将从所述薄盘激光器的所述反射镜反射的所述激励光朝向所述薄盘激光器反射回来。
[0047]该激励光可以与所述旋转轴线重合，并且所述光学器件可以进一步配置为接收沿所述旋转轴线的所述激励光。
[0048]该激励光可以不与所述旋转轴线重合，并且所述光学器件可以进一步配置为接收偏离所述旋转轴线的所述激励光。
[0049]该系统还可以包括主体和框架中的一个或多个，所述主体和所述框架中的一者或多者包括所述光学器件。
[0050]该系统还可以包括马达，所述马达配置为使所述光学器件相对于所述增益介质旋转。
[0051 ] 该系统还可以包括主体和框架中的一者或多者，所述主体和所述框架中的一者或多者包括所述光学器件和平衡块，使得所述主体和所述框架中的一者或多者的质心沿着所述旋转轴线定位。
[0052]所述散热器和所述增益介质的表面可包括围绕所述轴线对称的环面，并且所述光学器件进一步配置为沿着所述表面旋转。
[0053]该散热器还可以包括静态水箱。
【附图说明】
[0054]为了更好地理解文中所描述的各种实施方式和更清楚地示出它们如何付诸实施，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中:
[0055]图1示出了根据非限制性实施方式的一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0056]图2示出了根据非限制性实施方式的激励光穿过图1的系统的路径。
[0057]图3示出了根据非限制性实施方式的由发光材料发射的光穿过图1的系统的路径。
[0058]图4示出了根据非限制性实施方式的图1的系统，其中，与图1相比，旋转光学器件移动到不同位置。
[0059]图5示出了根据非限制性实施方式的图1的散热器和发光材料以及激励光入射发光材料的路径的前透视图。
[0060]图6示出了根据非限制性实施方式的另一个散热器和发光材料的前透视图。
[0061]图7示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0062]图8示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0063]图9示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0064]图10示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0065]图11示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0066]图12示出了根据非限制性实施方式的另一个散热器和发光材料的前透视图。
[0067]图13示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0068]图14示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0069]图15示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0070]图16示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料。
[0071]图17示出了根据非限制性实施方式的另一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料，所述旋转光学器件用于收集在散热器的相对两侧发射的光。
[0072]图18示出了根据非限制性实施方式的一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料，激励光的入射路径偏离旋转光学器件和/或发光材料的旋转和/或圆形轴线。
[0073]图19示出了根据非限制性实施方式的发射光穿过图18的系统的路径。
[0074]图20示出了根据非限制性实施方式的图18的系统，其中，旋转光学器件相对于图18中的旋转光学器件的位置旋转约180°。
[0075]图21示出了根据非限制性实施方式的图18的系统的几何关系。
[0076]图22示出了根据非限制性实施方式的一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态发光材料，激励光的入射路径偏离旋转光学器件和/或发光材料的旋转和/或圆形轴线，并且旋转光学器件的至少一部分可至少部分地透射激励光。
[0077]图23示出了根据非限制性实施方式的一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括多个固定光源和具有旋转光学器件的旋转静态发光材料，激励光的入射路径偏离旋转光学器件和/或发光材料的旋转和/或圆形轴线。
[0078]图24示出了根据非限制性实施方式的薄盘激光器结构。
[0079]图25示出了根据非限制性实施方式的一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态薄盘激光器和后向反射器。
[0080]图26示出了根据另一非限制性实施方式的一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态薄盘激光器和后向反射器。
[0081]图27示出了根据另一非限制性实施方式的一个系统的侧视图和局部剖视图，该系统包括具有旋转光学器件的旋转静态薄盘激光器和后向反射器。
[0082]图28示出了根据另一非限制性实施方式的激励光通过图27的系统的回射路径。
【具体实施方式】
[0083]图1示出了系统10