强吸收散射材料中光传输的解析建模

我们研究了光通过同时散射和强吸收的平板的传输，这种情况出现在从生物医学光学、粉末技术到固态照明的多种应用领域中。特别地，我们研究了波长在$420$和$700$ nm之间的可见光通过填充有YAG:Ce$^{3+}$荧光粉颗粒的硅树脂板时的传输，这些颗粒甚至在不同波长处重新发射吸收的光。我们测量了通过这些板的总透射、总反射和弹道透射。我们使用一种解析方法，即辐射传输方程的P3近似，获得了平均单粒子性质，即散射截面$\sigma_s$、吸收截面$\sigma_a$和各向异性因子$\mu$。我们使用光传输的蒙特卡洛模拟验证了提取的传输参数。我们的方法充分描述了用于白光LED且表现出强吸收（$L/\ell_{\mathrm{a}} > 1$）直至$L/\ell_{\mathrm{a}} = 4$的荧光粉扩散板中的光传播，其中$L$是板厚，$\ell_{\mathrm{a}}$是吸收平均自由程。相比之下，广泛使用的扩散理论无法描述该参数范围。我们的方法是一种适用于工业的合适解析工具，因为它提供了关键传输参数的快速而准确的确定，并且因为它在白光发光二极管的设计过程中引入了预测能力。