[发明专利]光探测器

说明书

本发明涉及一个基于荧光染料的光探测器，这些荧光染料被嵌入透明聚合物薄片及纤维之中。

已知，在光水平辐射进一个含有荧光染料的光波导的场合下，发生荧光辐射。通过全反射，这个荧光辐射可以被引到光波导的端面（参见Tanaka等，SPIE，840卷，“用于活动平台的纤维光学系统”，p19）。

目的在于发现一个光探测器，由于其大的探测器表面，这个光探测器对污染是不敏感的及在光的接收区域里不需要任何电源线。

因此，本发明涉及一个光探测器，它是由一个板状光吸收体及至少一个与此光吸收体相连的光被导组成。

这个板状光吸收体可以有任何可选择的形状;圆形和长方形较好，特别是圆形。它可以是一个板或片，或者可以由一个光波导的扁平束组成，这些光波导又可以熔合在一起成为一个板。板或片较好。厚度是0.1-5mm，0.25-1.0mm较好。这个板状体由一透明聚合物组成，如聚碳酸脂，聚氯乙烯，聚苯乙烯或有机玻璃。

至少有一个光波导被连在板状光吸收体上，这个光波导连在一个边缘上较好。这个光波导可以终止在这个边缘上或沿着此边缘相连。较可取的是沿着此边缘相连;因而这个光波导在其窄边围绕着板状体。

这个光波导可以是市场上方便买到的纤维，较为可取的是此纤维由一透明聚合物芯子如聚碳酸脂，聚苯乙烯或有机玻璃，及一带有低折射率的聚合物外壳组成。聚合物外壳以一氟化丙烯酸盐为好。

光波导同板状体同样厚是有利的，以0.25到1.0mm厚为较好。一个单个光波导也可以由一束光波导来取代。

板状体及光波导在每种场合至少含有一种荧光染料;在这种场合，板染料的辐射波长范围必须与光波导染料的吸收波长范围重叠。在这个光波导的场合，染料不但可放在芯子而且也可放在外壳或者同时放在二者之中。合适的荧光染料特别是有机化合物如二萘嵌苯染料，苯呫吨（benzoxanfhenes），另一种是无机化合物如硫化锌。

如果具有合适光波的光，如从电灯或是一个发光二极管发出的光碰在板状体上，那么在这个体中射出荧光，这个荧光通过全反射被高效地引到边缘。这个全反射发生在所有板状体一空气边界表面上。然而，这个板状体也可以被涂上一个具有低折射率的透明涂层。在这个板状体的边缘，高强度的荧光碰在光导纤维上。如果体纤维里的染料互相协调，使体中染料的光谱辐射范围与光导纤维染料的光谱吸收范围相一致，则来自板状体的光引起光波导内的荧光辐射，在光波导内，荧光辐射通过全反射在其部分内被引导并在光波导的末端显露出来。在那里设置一个光敏半导体元件，例如一个硅二极管，它探测此辐射。这个二极管可以是小面积的，因而是低噪声的。

为了避免附加光引起光波导可能的干扰辐射在光波导远离板状体的边上用一个吸收包层如一个黑色金属薄片围起来。用于防止机械或化学应力或者用于控制全反射的透明涂层可以被应用到板状体或光波导。为了越过一个很大的距离将光信号传送到半导体元件上，由聚合物或玻璃组成的低衰耗光波导可以被连到荧光光波导的末端上。

附图显示了根据本发明的光探测器的最佳实施例。

图1，图示了一个光探测器，在这个探测器中一个薄圆板（1）在边缘上被一光波导夹住，光波导的二个末端通向一个光敏半导体元件（3）。

图2，图示了一个光探测器，在此探测器中掺有荧光染料的小塑料板1被粘接在一个光波导（2）上。

图3，图示了一个光探测器，在此探测器中板状体（1）由光波导的一个扁平束组成并直接汇合进一束光波导（2）中。

图4，图示了二个根据图3的光探测器，每个都包含由光波导的一个扁平束组成的一个板状体（1），此光波导直接汇合成一光波导圆形束（2），并被嵌入、水平排列在一个由透明铸塑树脂组成的块体（3）里。块体（3）的侧面（4）对紫外线（uv）辐射是敏感的。

本发明的探测器的优点在于：

-非常大的敏感表面成为可能，此外，这个表面可以用薄膜表面的适当遮拦以任意方式来设计。例如非透明金属薄片或粘附片可以被用于此遮拦。

-探测器的非常小的总厚度，小到大约0.1mm。

-纯光操作，即在光探测区里不需任何电源线。因而，可用在有爆炸危险的区域。

-由于这个大的灵敏表面，这个探测器对污染是不敏感的。因此，对于应用于光栅栏（Light    barricr）或光学纤维转数器（revolntion    counters）是非常合适的。

-由于这个大的探测表面，不需或只需轻微的调整力。

-由于这个大的探测器表面的结果，具有带大面积光源的好灵敏性。