[发明专利]一种出光均匀的光波导结构、出光装置、设计方法、制备方法

说明书

本发明提供一种出光均匀的光波导结构，包括透明的板体、若干出光结构、若干散射体结构；板体折射率大于空气折射率；板体一侧面设有界面；板体顶面或底面为出光面；板体其余面为反射面；出光结构凸出于出光面；第一反射面划分成若干呈矩形阵列排布的网格区域；网格区域中间部位内表面凸设有一散射体结构；若干散射体结构与若干出光结构相配合，以使自界面进入的光线经出光面均匀射出。本发明还提供一种出光装置、设计方法、制备方法。出光面及第一反射面上分别设置若干出光结构、若干散射体结构，以使得自界面射入板体内的光线自若干出光面均匀射出且出光效率高，能够实现较好地控制输出光的辐照度值。

技术领域

本发明涉及波导技术领域，尤其涉及一种出光均匀的光波导结构、出光装置、设计方法、制备方法。

背景技术

光波导作为光波传导介质装置，广泛应用于很多领域。一些应用领域对光波导的出光均匀度要求高，如，当光波导作为一种物理治疗手段，可见光治疗具有无痛、非介入、无副作用等优点，可以有效克服药物治疗的不足。基于生物兼容性材料制成的柔性光波导可直接贴附于对人体患处进行治疗，具有治疗效果好、容易使用等优点。但同时，由于这种光治疗器件的出光直接作用于人体，在极小的工作距离下如何实现均匀且高效的光输出是设计此类器件的关键技术问题。

可以实现光诊疗均匀发光的光源大概可以分为三种，集成面光源、OLED、导光板。第一种集成面光源一般采用micro-LED经过MEMS加工，集成在聚酰亚胺或者PCB薄膜上，可以同时实现均匀性，柔性和良好的导热性。但这种器件制作过程繁琐，加工工艺复杂，成本高昂，且加工成功率不高，目前仅仅停留在实验阶段。如专利CN 111095580 A，将LED芯片阵列贴合在柔性电路板上，压合封装而成，可以满足柔性出光，但加工工艺过于复杂，需要对电板进行蚀刻，LED贴膜处理，封装层使用液胶模铸等一列生产工艺，成本过高，不适宜大量加工生产。第二种OLED,是一种新型的面光源，本质是一种有机电致发光二极管，可以通过调节构成分层材料的成分和厚度来控制其发光波长，一般OLED具有较好的柔性，可以直接作为光治疗的器件。但OLED较LED一般效率较低，辐照度值偏小，而且使用寿命小于LED，还暂时无法完全替代LED。如专利CN 109449309A，虽然在两个反射层施加了量子点来增加破坏光的全反射，但整体光能利用率依然不高。第三种导光板，常常应用在显示屏的显示方面，一般都是通过结构设置来破坏光在导光板内部的全反射。其结构大概分为两类，一类是借助于底层的网点分布，一般通过等光通量法，分子动力学，神经网络算法等进行设计，然后通过印刷打印或者激光打码生成按上述规则排布的网点分布；另一类是在顶层设计阵列凸台，形状各式各样，如金字塔型，圆弧型，在底层设计棱镜分布，一般是将底层区域按面积等区域划分，由近光面到远光面不断提高棱镜的分布密度，从而整体达到均匀出光的目的。但导光板一般采用PMMA、PC等硬度高的导光材料，一般难以满足柔性，并且一般与各种光学元器件集成光学系统，整体出光效率不高。如专利CN 110199223A，使用低折射率层代替空气层，虽然提升了光能利用率，但整体光学结构依然分层较多，过于复杂。

综上，针对如何提高光源出光均匀度，本发明提出一种结构优化的光波导。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种出光均匀的光波导结构，出光均匀、透光率高。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现。

本发明提供一种出光均匀的光波导结构，包括光波导结构本体，所述光波导结构本体包括透明的板体、若干出光结构、若干散射体结构；其中，所述板体用以传导光且其折射率大于空气折射率；

所述板体一侧面设有供光源射入的界面；所述板体顶面或底面为出光面；所述板体其余面为反射面；所述出光结构凸出于所述出光面；

所述板体背向所述出光结构的第一反射面划分成若干呈矩形阵列排布的网格区域；所述网格区域中间部位内表面凸设有一所述散射体结构；