преобразователь спектра оптического излучения
Классы МПК: | G02F2/02 изменение частоты света, например с помощью квантовых счетчиков |
Автор(ы): | Лавренко Л.М., Горюнов В.А., Денисов Б.Н., Никишин Е.В., Гришаев В.Я. |
Патентообладатель(и): | Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-02-15 публикация патента:
10.03.1997 |
Использование: изобретение относится к оптике и может быть использовано в производстве источников света и оптических материалов. Сущность: преобразователь спектра оптического излучения состоит из слоя прозрачной для части падающего и преобразованного излучения основы, в которую входит один тип наполнителя с размером частиц более 10-9 м, показатель преломления лежит в пределах 1<nн, где nн - показатель преломления наполнителя. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Преобразователь спектра оптического излучения, состоящий из одного или нескольких слоев прозрачной для части падающего и преобразованного излучения основы, в которую входит один или несколько типов наполнителя, например, люминофоров с размером частиц более 10-9 м, отличающийся тем, что показатель преломления основы лежит в пределах 1 < п < пн2 где пн показатель преломления наполнителя.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оптике и может быть использовано в производстве источников света и оптических материалов. Известны преобразователи спектра оптического излучения, представляющие собой люминесцентный слой, который применяется в источниках света, телевизионных экранах (см. Рохлин Г.Н. Газоразрядные источники света. М. Энергия, 1971, с. 289-297). Люминесцентный слой состоит из мелких частиц люминофора, скрепленных между собой связующим. Вещество связующего в процессе изготовления слоя удаляется путем выжигания. В результате пространство между частицами слоя люминофора заполнено воздухом или разряженным газом. Известные преобразователи спектра оптического излучения преобразуют спектральный состав падающего излучения. Одним из недостатков существующих преобразователей спектра оптического излучения, который значительно снижает КПД, является рассеяние света внутри преобразователя частицами люминофора. Технической задачей изобретения является повышение КПД преобразователя и увеличение коэффициента пропускания для преобразованного излучения. Поставленная задача достигается тем, что в преобразователе спектра оптического излучения, состоящем из одного или нескольких слоев прозрачной для части падающего и преобразованного излучения основы, в которую входит один или несколько типов наполнителя, например люминофоров с размером частиц более 10-9 м, показатель преломления основы лежит в пределах 1<n
где h толщина слоя преобразователя;

Константы

r(dx)=Sdx, t(dx)=1-(S+

Определим зависимость К от S

Нетрудно видеть, что

Из соотношения (5) следует, что коэффициент пропускания слоя преобразователя увеличивается с уменьшением S, т. е. с уменьшением рассеяния оптического излучения преобразователем излучения и достигается максимальной величины при S=0. Согласно (Иванов А. П. Предко Н.Т. Оптика люминесцентного экрана. - Минск, Наука и техника, 1984, с. 271) (1) константа рассеяния S пропорциональна коэффициенту отражения от поверхности частицы наполнителя r

где Cv плотность упаковки;
d размер частицы наполнителя. С другой стороны коэффициент отражения световой волны, падающей на плоскую границу раздела двух сред есть (формула Френкеля):

Для нормального падения

где i угол падения;


где n21 относительный показатель преломления. Для предложенного преобразователя оптического излучения

где n показатель преломления основы;
nн показатель преломления наполнителя. Расчеты, проведенные по соотношениям (7-9), показывают, что при уменьшении относительного показателя преломления уменьшается коэффициент отражения от поверхности наполнителя, что приводит к уменьшению рассеяния оптического излучения преобразователем, а следовательно, увеличивается коэффициент пропускания слоем преобразователя. Увеличение коэффициента пропускания преобразователем излучения достигается, если 1<n

где j относительная спектральная плотность;

Eво освещенность поверхности, создаваемая возбуждающим излучением со стороны падения. Индекс "В" соответствует случаю возбуждающего излучения. Результаты, полученные по соотношениям (1 и 10), с точностью согласуются с экспериментальными данными для К и Е реальных мелкодисперсных сред с плотной упаковкой, например люминофорных слоев. Для используемых в промышленности люминофоров (Л-50, ФЛ-580-3500, ЛГ-1-2 и т. д. ) поглощение возбуждающего излучения существенно преобладает над поглощением преобразованного излучения (Lв>L). Кроме того, при оптимальной толщине преобразователя (толщина, при которой интенсивность преобразованного излучения максимальна), возбуждающее излучение практически полностью поглощается, т.е. Lвh>1,


Т. е. зависимость Е от S аналогична зависимости К от S. Таким образом, увеличение интенсивности преобразованного излучения, а следовательно, и КПД преобразователя спектр оптического излучения и увеличение коэффициента пропускания преобразователя оптического излучения достигается путем помещения в основу прозрачную по крайней мере для части падающего и преобразованного излучения наполнителя, который преобразует спектр падающего излучения. Причем 1<n








Приведенные результаты верны и для оптических фильтров, которые также являются преобразователями спектра оптического излучения.
Класс G02F2/02 изменение частоты света, например с помощью квантовых счетчиков