[发明专利]一种长距离红外激光照明器件

说明书

技术领域

本发明属于红外激光应用技术领域。

技术背景

红外激光照明近年已经广泛应用于夜视监控系统，其通过复杂昂贵的红外夜视仪，利用红外激光辅助照明，实现百米外目标成像照明。针对大型危险品仓库上述照明方式，以及现有通电照明方式均会产生易燃易爆危险。LED可见光光纤照明是近几十年逐渐完善，并形成了独特照明或显示产品，其应用于仪表、建筑等处用于白天阳光引入或夜晚柔和照明，中国专利2014106095819、2015107404759利用蓝光激光光纤传输激发紫外荧光材料形成照明，但由于可见激光在光纤介质中传播损耗大，只能实现短距离传播，或者需要复杂的光源放大泵、大功率激光等装置，无法实现长距离传输。

本发明一种长距离红外激光照明产品，它包括红外激光光源、光纤传输线、上转换发光器，其特征在于：红外激光光源是由近红外激光器与光学调节装置组成；上转换发光器是由近红外上转换发光材料与基础载体材料组合形成，基础载体材料是液体、塑料、玻璃、胶体中的一种无色透明材料；近红外激光由激光光纤长距离传输后，红外光投射到上转换发光器上，形成可见光照明与信号显示。

本发明可以应用于地下设施的照明，尤其对易燃易爆大型仓库、地铁隧道、公路铁路超长涵洞、输油输气管线、地下设施、水下设施、大型封闭建筑的照明、逃生引导。也可以用于光信号传输。

发明内容

一种长距离红外激光照明器件，它包括红外激光光源、光纤传输线、上转换发光器，其特征在于：红外激光光源是由近红外激光器与光学调节装置组成；上转换发光器是由近红外上转换发光材料与基础载体材料组合形成，基础载体材料是液体、塑料、玻璃、胶体中的一种无色透明材料；近红外激光由激光光纤长距离传输后，红外光投射到上转换发光器上，形成可见光照明及信号显示。本发明利用红外激光与光纤可以在低损耗下实现远距离传输特点，配以红外发光材料制作的照明终端器件实现了超长距离安全红外激光照明。红外上转换发光材料是稀土类粉体发光材料。

本发明中的近红外激光器发射的红外激光波长为0.7-2微米；光学调节装置实现对近红外激光器所发射的激光聚焦，并与光纤传输线端口连接。近红外激光器配以光学放大与调节装置可以使得红外激光传输距离更远、更安全。由于红外光具有长波长特征，其在远距离传输时只产生较小损耗，而紫外光、紫外激光、蓝光激光或LED均无法长距离在空气、固体介质中传输，且在几米处视觉可以观察到光衰减。

本发明中的光纤传输线是由塑料光纤、玻璃光纤中的一种组成，其是单根或多根，玻璃光纤可以产生更远的传输距离。光纤传输线具备柔性好、光损耗小、成本低特点，同时多根光纤使用有利于分路传输，避免了过多使用光分路装置。

本发明中的光纤传输线一端与红外激光光源连接，光纤传输线长度可以达到5公里以上，另一端与上转换发光器连接。光纤传输线替代金属电线及传统的电光源，可以有效避免雷或电产生的燃爆危险。

本发明中的近红外上转换发光材料是稀土氟化物或稀土硫化物发光材料组成，其在红外激光激发下发射出红、蓝、绿、白色可见光；其中氟化物具备持久的高强度发光，其不易潮解。近红外上转换发光材料中加入量子点荧光材料实现彩色发光或白色组合发光，量子点荧光材料加入与红外上转换发光材料的重量比为0.1-2%形成白色发光，比例调节可以形成彩色发光。近红外上转换发光材料中加入荧光染料、荧光颜料中的一种或多种也可以实现彩色或白色组合发光。上转换发光材料是微米颗粒或纳米颗粒，或是玻璃态固体，其可以加工成型。

本发明中的近红外上转换发光材料与基础载体材料混合或喷涂在基础载体材料外部，或涂敷在基础载体材料内部。近红外上转换发光材料可以混入玻璃中熔融形成近红外上转换发光玻璃；近红外上转换发光材料也可以混入胶体中形成近红外上转换发光胶体，近红外上转换发光材料可以漂浮在液体中形成近红外上转换发光材料，当然也可使用油墨印刷喷涂在上转换发光器的表面、内部。

本发明中的上转换发光器是根据需要制造成各种形状，如球形、平面、柱形、方形、锥形、线状，它们是空心或实心结构；它们使用基础载体材料制成。其中球形具有良好的光扩散分布，锥形具有聚光照射效果，线状具有长距离连续显示效果，平面具有均匀指示效果。它们的表面可以印刷有图案、文字，形成更加鲜明的警告、指示、照明效果。

本发明中的上转换发光器与光纤传输线之间设置有光学放大装置，其使得近红外激光光束被放大或聚焦。