摘要：设计并研究了一种采用激光打标机在塑料光纤（POF）表面雕刻散射点的侧面均匀发光光纤,可用作自由立体显示器的定向背光光源。通过建立激光打标凹形散射点的POF均匀发光模型,推导了POF均匀发光的散射点坐标计算公式。针对设计的凹形散射点参数,用SolidWorks软件构建侧面发光光纤模型,用TracePro软件进行光线追迹仿真。结果表明,散射点长度半圆心角（用于表征凹形散射点的深度和横向长度）的微小变化对发光亮度均匀度影响较大,而凹形散射点轴向宽度的微小变化对POF侧面发光均匀度影响很小。对各参数进行设计优化后,得到POF半径R=0.25 mm,凹形散射点宽度d=0.15 mm,散射点长度半圆心角θ=15°,POF长度L=600 mm,TracePro软件仿真得到POF侧面发光亮度均匀度为87.5%。根据设计优化后的参数采用激光打标机进行激光雕刻POF表面散射点,得到单根POF的侧面发光亮度均匀度为80.90%。将100根侧面发光POF紧密排布成面光源,得到面光源发光亮度均匀度为88.91%。实验结果表明所提出的设计方法和制作的POF面光源能满足自由立体显示器指向性背光源设计的要求。

关键词：激光技术 侧面发光光纤 激光打标 发光均匀度 塑料光纤 

单位：华侨大学信息科学与工程学院、福建省光传输与变换重点实验室; 福建厦门361021