固态照明（发光二极管(LED)、激光二极管(LD)）具有高效和使用寿命长等优点，有望取代传统照明。输出功率随输入功率线性增加的LD不仅效率可与LED相媲美，还兼具照射距离远、结构紧凑等优点，有可能成为下一代照明光源。但是如何将高度汇聚的单色LD光源转化为照明所需的三维立体均匀白光，仍然是一项紧迫而严峻的挑战。

图3 氧化硅气凝胶的光学性能

图4验证了具有不同构筑单元尺寸的氧化硅气凝胶用于激光照明的实际使用效果，并定量测量了其照度分布。当气凝胶的构筑单元尺寸过大时（d＞40nm），激光被气凝胶全部反射（CIV=269.5%）；当气凝胶的构筑单元尺寸过小时（d＜24nm），激光透过气凝胶形成明亮的光斑（CIV=168.6%）；只有当气凝胶的构筑单元尺寸合适时（24nm＜d＜40nm）才能均匀散射激光而不产生光斑（CIV=79.2%,）。为了进一步提高散射均匀性，降低CIV，作者在气凝胶表面沿入射光方向造孔，成功攻克背散射强度大于前散射强度这一技术瓶颈，得到的CIV仅为9.1%，分别达到商业毛玻璃和聚合物散射板的1/27和1/15,并且散斑对比度低于4%。 　

图4 氧化硅气凝胶作为漫散射体的激光照明照度分布

精细调控的氧化硅气凝胶可用于不同波长的激光散射。作者基于三基色激光器和商业荧光粉实现了包括白光在内的任意颜色照明，并且照度均匀度高于国际标准化组织对室内工作场所照明的要求。由于气凝胶的超疏水性和激光的准直性，其可进一步应用于雨中、水下和远距离非接触式激光驱动照明，也可利用光纤实现激光跨越障碍物照明，如图5所示。丰富的使用场景和优异照明效果极大地推动了激光驱动照明的技术进步。 　　

图5 氧化硅气凝胶作为漫散射体的激光驱动照明的具体应用

相关工作以“Elaborate Size-tuning of Silica Aerogel Building Blocks Enables Laser-driven Lighting”为题发表在国际知名杂志《Advanced Materials》上。中科院苏州纳米所博士生季小飞为论文第一作者，张学同研究员为论文通讯作者。该论文工作获得了国家自然科学基金和英国皇家学会–牛顿高级学者基金等资助。

来源：苏州纳米所

论文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107168