固态照明器件因其能耗低、亮度高、寿命长以及环境友好的特性被认为是可替代传统光源（白炽灯、荧光灯等）的新一代光源器件,尤其是在高亮度投影显示应用领域。与LEDs不同,激光二极管（laser diodes,LDs）具有超高的功率密度和发散角小的优势,且无发光效率下降的问题,可实现超高亮度光的输出。然而,由于半导体材料的限制,绿光LDs存在输出功率不足和稳定性较差的问题,并且LDs存在严重的散斑以及较高的成本,使得利用红绿蓝三色LDs构筑的超高亮度光源的方案难以大范围使用。激光荧光转换是一种采用成熟度最高的450 nm蓝色LDs泵浦绿色/红色荧光材料来实现超高亮度光输出的方案,具有更加简单和经济的特点。此外,蓝色LDs发出的激光束可以很容易地被整形与聚焦,从而实现超高功率密度的激光辐照,进而获得高流明密度的光输出。因此,具有高效率、高热导率、优异稳定性的绿色荧光转换材料是实现高效、可靠绿色光源的关键。本论文从激光照明及投影显示领域对于超高亮度光源的具体需求出发,基于固体传热机理与米氏散射理论,设计并制备了两种具有高亮度、高效率且热稳定的Al2O3-Lu AG:Ce复合荧光陶瓷。并在此基础上,使用ZEMAX软件设计了光收集系统与器件,实现了超高流明密度绿光输出。主要的工作包括以下几个部分:（1）针对高功率密度LDs泵浦条件下对激光荧光材料高热导率和高效率的需求,基于固体传热模型及Mie散射理论的仿真计算分析,提出了一种新型Al2O3-Lu AG:Ce复合荧光陶瓷。在制备方法上,创新性地采用了原料到复合荧光陶瓷一步高温固相烧结的方法,使得荧光粉的制备和荧光粉与基质复合的过程同步完成,具有节能环保的优点。Al2O3基质具有较高的热导率（32-35 W/m·K）,同时可作为散射中心,增大蓝色激光的吸收概率。相比于Al2O3-YAG:Ce复合荧光陶瓷,使用了Lu AG:Ce可获得更多的绿光发射,符合弥补绿色LDs输出功率的需求,且在照明领域组合红光荧光材料可获得暖白光输出。由于Lu AG:Ce具有优异的荧光热稳定性及高量子效率的特点,使得Al2O3-Lu AG:Ce复合荧光陶瓷（40wt.%Al2O3）具有高量子效率（80.3%）、优异的热导率（18.2 W/m·K）、极佳的热稳定性（96.4%@200℃）的优势,有望作为一种新型荧光材料应用于激光显示领域。（2）为了解决复合荧光陶瓷存在的激活离子浓度稀释及过于复杂的内部散射问题,提出了一种有序微结构的Al2O3-Lu AG:Ce复合荧光陶瓷。通过构建Al2O3和Lu AG:Ce层状交替排列的结构,使Al2O3形成连续的导热通道,使得光子与热声子分流,可有效地促进对于热导率的提升作用（Al2O3含量为40vol.%时,热导率提升约20%）。此外,该结构利用反射原理增大了激发光吸收概率的同时,不存在全反射造成的量子效率下降问题。因此,有序微结构的Al2O3-Lu AG:Ce复合荧光陶瓷（28 wt.%Al2O3）表现出高量子效率（86.1%）、良好热导率（17.1 W/m·K）、优异热稳定性（95.9%@200℃）的特性,为开发新型激光荧光材料及微结构设计提供一种思路。（3）由于荧光过程产生的光子的方向是任意的,设计一套高效的光收集系统将发出的光会聚是必须的,为此本文设计了一套针对激光照明特性的高效率光源器件。采用了反射式的结构具有散热设计简单以及泵浦光可以被吸收两次增大了激发光的利用率的优势。基于ZEMAX仿真,设计了一种双透镜的光收集系统,可有效的收集152°锥角范围内的光线并准直,并基于此系统设计了一套反射式光源器件。利用此光源器件,研究了两种复合荧光陶瓷的器件性能,在28.85 W/mm~2蓝色激光的泵浦下,新型Al2O3-Lu AG:Ce复合荧光陶瓷可实现高达3100 lm的绿光输出,其对应的流明效率达214 lm/W、流明密度为6167 lm/mm~2。特别地,在蓝光激光功率密度为1.63 W/mm~2时,有序微结构的Al2O3-Lu AG:Ce复合荧光陶瓷的流明效率高达328 lm/W,接近理论流明效率（335 lm/W）。在其荧光饱和时（27.22 W/mm~2）,流明效率达220 lm/W。该器件的设计为高亮度激光照明的应用提供一种解决方案,为标准化测试提供硬件支持。