本发明公开了一种光学系统，其中波长转换材料能够在激发光的照射下产生被激发光，第一光学元件引导激发光入射到波长转换材料，并引导被激发光与激发光分离而发射出，成为出射光，其中通过第一光学元件的引导作用，激发光入射到波长转换材料的传播路径和向着激发光入射一侧传播的被激发光的传播路径的至少一个包含全反射传播过程。本发明光学系统利用全反射将波长转换材料产生的被激发光与激发光分离，全反射对光能量损失小，能够提高光学系统的光利用率，提高输出光亮度。本发明还公开一种显示设备。