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塑料光纤激光打标散射点实验研究

刘楚嘉,  漆宇,  郜飞飞,  何涌,  庄其仁

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刘楚嘉, 漆宇, 郜飞飞, 何涌, 庄其仁. 塑料光纤激光打标散射点实验研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 506002-0506002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0506002
引用本文: 刘楚嘉, 漆宇, 郜飞飞, 何涌, 庄其仁. 塑料光纤激光打标散射点实验研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 506002-0506002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0506002
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Liu Chujia, Qi Yu, Gao Feifei, He Yong, Zhuang Qiren. Experimental study on laser marking for scattering points of plastic optical fiber[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 506002-0506002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0506002
Citation: Liu Chujia, Qi Yu, Gao Feifei, He Yong, Zhuang Qiren. Experimental study on laser marking for scattering points of plastic optical fiber[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 506002-0506002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0506002
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塑料光纤激光打标散射点实验研究

doi: 10.3788/IRLA201948.0506002
  • 1.

    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

基金项目: 

福建省科技计划（高校产学合作）重大项目（2016H6016）;华侨大学研究生科研创新能力培育项目（1611301002）

详细信息
    作者简介:

    刘楚嘉(1995-),男,硕士生,主要从事照明与显示技术方面的研究。Email:1291673576@qq.com

  • 中图分类号: O439

Experimental study on laser marking for scattering points of plastic optical fiber

  • 1.

    Fujian Provincial Key Laboratory of Light Propagation and Transformation,College of Information Science and Engineering,Huaqiao University,Xiamen 361021,China

  • 摘要: 塑料光纤（Plastic Optical Fiber，POF）纤芯散射点的形状和大小尺寸控制对基于半导体激光器（LD）和侧面发光POF的LCD背光源设计具有重要意义。研究了一种表面无损伤的POF纤芯散射点的激光打标方法，基于非成像光学的边缘光线原理分析了激光打标制作POF纤芯散射点的二次聚焦过程，推导出激光侧面入射在POF上表面时的焦点坐标的表达式计算式。实验研究了1.06 m波长激光在POF纤芯制作打标散射点时，激光光束半径（打标聚焦透镜高度）、激光功率和重复打标次数对POF散射点形状和体积尺寸的影响。纤芯内散射点的检测采用650 nm激光的散射光相对光强分布进行检测，通过显微照片的对比判断散射点的形状和尺寸。实验结果表明，POF纤芯散射点的形状决定于激光光束半径（打标聚焦透镜高度），当聚焦透镜高度激光光束半径为束腰半径透镜焦距时，可以得到光纤径向细而长的条散射点；。当聚焦透镜高度小于聚焦透镜焦距时，在POF上下两个表面附近形成漏斗状散射点。而随着激光功率增大和重复打标次数增加，散射点的体积尺寸随着增加。单次打标时POF的激光损伤阈值约为80 W/mm2，而要使POF散射点具有稳定的细长条状，激光功率密度应大于140 W/mm2。
    Abstract: The controllable parameters of shape and size of the scattering points of the plastic optical fiber (POF) core are of great significance to the design of the LCD backlight based on the semiconductor laser diode (LD) and the side-glowing POF. A laser marking method for POF core scattering points with surface damage free was researched. Based on the principle of edge-ray in non-imaging optical theories, the secondary focusing at laser beam for marking POF core scattering points was analyzed, and the formulas for focal point coordinates of laser incident on the POF was derived. The effects of focusing lens height, laser power and marking repeat times on the shape and size of scattering points in the fiber core of POF were studied experimentally by using a 1.06 m laser marking system. Relative intensity distribution of the scattered laser at 650 nm was used to detect scattering points in fiber core,the shape and size of the scattering points are judged by comparison of their micrographs. The experimental results showed that the shape of scattering points in the fiber core was determined by focusing lens height.When the focusing lens height was the focal length of the lens, elongate scattering points along the radial direction can be obtained. With the increase of laser power or marking repeat times, the size of scattering points increased. The laser damage threshold of POF was about 80 W/mm2 under single laser marking. However, the laser power density should be greater than 140 W/mm2 in order to make the scattering points have steady elongated shapes.
  • [1] Tan Wensheng, Zhou Jianzhong, Huang Shu, et al. Analysis on melting morphology and tissue features of PMMA laser irradiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12):1206002. (in Chinese)谭文胜, 周建忠, 黄舒,等. PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12):1206002.
    [2] Sun X, Zhou B, Zhao W, et al. Passively Q-switched Erbium-doped fiber lasers using PbS polystyrene film as saturable absorber[C]//International Conference on Optical Communications and Networks. IEEE, 2017:1-2.
    [3] Woyessa G, Fasano A, Markos C, et al. Low loss polycarbonate polymer optical fiber for high temperature FBG humidity sensing[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2017, 29(7):575-578..
    [4] Chen Q, Zhu W, Kong D, et al. Development of 2.5 THz suspended porous microstructured fiber based on cyclic-olefin copolymer[J]. Optik, 2017, 145:56-60.
    [5] Cong Z, Liu H, Wang W, et al. Alternating polymers based on fluorinated alkoxyphenyl-substituted benzo[1,2-b:4,5-b'] dithiophene and isoindigo derivatives for polymer solar cells[J]. Dyes Pigments, 2017, 146:529-536.
    [6] Sandmeyer F, Funk E, Loessel G. Silicone resin composition for optical semiconductors:US, 9688819[P]. 2017-06-27.
    [7] Ma Q, Ni K, Huang R, et al. Simultaneous temperature and refractive index measurement based on optical fiber sensor[C]//International Conference on Optical Communications and Networks. IEEE, 2017:1-3.
    [8] Li Z, Tam H Y, Xu L, et al. Fabrication of long-period gratings in poly(methyl methacrylate-co-methyl vinyl ketone-co-benzyl methacrylate)-core polymer optical fiber by use of a mercury lamp[J]. Optics Letters, 2005, 30(10):1117-1119.
    [9] Roufael H, Castrellon-Uribe J, Lomer M, et al. Fasts laser POF side long period gratings fabrication[C]//Workshop on Specialty Optical Fibers and Their Applications. 2013:F2. 29.
    [10] Fujieda I. Laser backlight unit based on a leaky optical fiber[J]. Optical Engineering, 2012, 51(7):4001.
    [11] Wang Yanhu, Chen Xizhang. Engraving technology of synthetic glass by fiber laser[J]. Laser Journal, 2015, 36(8):90-93. (in Chinese)王艳虎, 陈希章. 光纤激光雕刻有机玻璃工艺研究[J]. 激光杂志, 2015, 36(8):90-93.
    [12] Fu Hanyi, Liu Weiqi, Liu Hua, et al. Color-recurrent system in high-definition laser display[J]. Optics and Precision Engineering, 2014,22(7):1774-1780. (in Chinese)付瀚毅, 刘伟奇, 柳华, 等. 高清激光显示中的色彩复现系统[J]. 光学精密工程, 2014, 22(7):1774-1780.
    [13] Luo Zhenyue, Chenb Yu Wen, Wu Shin-Tson. Polarization-preserving light guide plate for a linearly polarized backlight[J]. Journal of Display Technology, 2014, 10(3):208-214.
    [14] Zhao Zhitong, Zhang He, Zou Yonggang, et al. Design and research of side lighted fiber of laser backlight source in liquid crystal display[J]. Chinese Journal of Lasers, 2017, 44(3):32-40. (in Chinese)赵致童, 张贺, 邹永刚,等. 液晶显示器激光背光光源侧体发光光纤的设计与研究[J]. 中国激光, 2017, 44(3):32-40.
    [15] Ju Zhongkai. Peparation of the grating structure in polymer optical fiber by femtosecond laser[D]. Changchun:Jilin University, 2012. (in Chinese)鞠忠凯. 聚合物光纤光栅结构的飞秒激光制备[D]. 长春:吉林大学, 2012.
    [16] Chen M F, Hsiao W T, Huang W L, et al. Laser coding on the eggshell using pulsed-laser marking system[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2009, 209(2):737-74.
  • [1] 许湘钰, 刘召强, 贾童, 楚春双, 张勇辉, 张紫辉.  增益分布对GaN基蓝光微盘激光器模式分布和发光功率的影响 . 红外与激光工程, 2024, 53(1): 20230401-1-20230401-8. doi: 10.3788/IRLA20230401
    [2] 陈广伟, 赵悦, 胡国庆, 秦莹, 贾凯琳, 陈丽, 李慧宇, 贺敬文, 周哲海.  基于PbS量子点的可调谐高能量锁模光纤激光器 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230632-1-20230632-8. doi: 10.3788/IRLA20230632
    [3] 张波, 胡东霞, 彭志涛, 张锐, 周丹丹, 党钊, 赵军普.  基于光电-电光变换的高功率激光装置时标激光系统 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230234-1-20230234-7. doi: 10.3788/IRLA20230234
    [4] 陈为为, 邱建荣, 董国平.  超宽带发光铋掺杂玻璃及光纤的研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20230097-1-20230097-18. doi: 10.3788/IRLA20230097
    [5] 乌日娜, 宋云鹤, 高芮, 王萧, 鲁小鑫, 李业秋, 岱钦.  向列相液晶激光器件侧面辐射谱研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220159-1-20220159-6. doi: 10.3788/IRLA20220159
    [6] 朱晰然, 张斌, 陈子伦, 赵得胜, 杨林永, 侯静.  中红外侧面泵浦合束器及全光纤超荧光光源的研制（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20230101-1-20230101-8. doi: 10.3788/IRLA20230101
    [7] 朱其幸, 王道档, 卢毅伟, 孔明, 许新科.  双光纤点衍射干涉投影系统误差校正及优化 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210140-1-20210140-8. doi: 10.3788/IRLA20210140
    [8] 任丽, 孙博, 马丽, 冯晓强, 白晋涛.  线性啁啾光纤光栅局部点加热光谱特性的研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210708-1-20210708-8. doi: 10.3788/IRLA20210708
    [9] 毛玉林, 舒仕江, 吴艳锋, 张国亮, 马骁, 任晓东.  激光通信与成像卡塞格林形式收发光学天线结构初解 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210173-1-20210173-5. doi: 10.3788/IRLA20210173
    [10] 李隆, 张秋娟, 张春玲, 杨毅然.  脉冲激光二极管巴条侧面泵浦Nd:YAG陶瓷瞬态热效应研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20200495-1-20200495-7. doi: 10.3788/IRLA20200495
    [11] 杨洋, 赵勇, 吕日清, 刘兵, 郑洪坤, 王孟军, 崔盟军, 杨华丽.  多参量一体化光纤传感器及标校系统的研制与开发 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1013006-1013006(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1013006
    [12] 李卡, 谭中伟.  空间散射光到单模光纤的耦合 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 122005-0122005(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0122005
    [13] 朱南南, 张骏.  表面粗糙度激光散射检测的多波长光纤传感器 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 522003-0522003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0522003
    [14] 邢德胜.  太赫兹波段金属光子晶体光纤增强拉曼散射现象的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 519-522.
    [15] 张宇, 金春水, 马冬梅, 王丽萍.  光纤相移点衍射干涉仪关键技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 254-259.
    [16] 赵丽娟, 李永倩, 徐志钮.  多模光纤布里渊散射谱及阈值理论计算 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 93-98.
    [17] 黄琳, 王淑梅.  基于瑞利散射和布里渊散射的自调Q双包层掺镱光纤激光器研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3517-3524.
    [18] 张宇, 金春水, 马冬梅, 王丽萍.  双光纤相移点衍射干涉仪装调技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 145-150.
    [19] 商继敏, 任宇芬.  侧面紧耦合泵浦微型激光器研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1174-1178.
    [20] 李静婉, 冯士维, 张光沉, 熊聪, 乔彦斌, 郭春生.  多发光区大功率激光器的热特性分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2027-2032.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-17
  • 修回日期:  2019-01-20
  • 刊出日期:  2019-05-25

塑料光纤激光打标散射点实验研究

doi: 10.3788/IRLA201948.0506002
  • 1. 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
    • 作者简介:

    刘楚嘉(1995-),男,硕士生,主要从事照明与显示技术方面的研究。Email:1291673576@qq.com

  • 收稿日期: 2018-12-17
  • 修回日期: 2019-01-20
  • 刊出日期: 2019-05-25
基金项目:

福建省科技计划（高校产学合作）重大项目（2016H6016）;华侨大学研究生科研创新能力培育项目（1611301002）

  • 中图分类号: O439

摘要: 塑料光纤（Plastic Optical Fiber，POF）纤芯散射点的形状和大小尺寸控制对基于半导体激光器（LD）和侧面发光POF的LCD背光源设计具有重要意义。研究了一种表面无损伤的POF纤芯散射点的激光打标方法，基于非成像光学的边缘光线原理分析了激光打标制作POF纤芯散射点的二次聚焦过程，推导出激光侧面入射在POF上表面时的焦点坐标的表达式计算式。实验研究了1.06 m波长激光在POF纤芯制作打标散射点时，激光光束半径（打标聚焦透镜高度）、激光功率和重复打标次数对POF散射点形状和体积尺寸的影响。纤芯内散射点的检测采用650 nm激光的散射光相对光强分布进行检测，通过显微照片的对比判断散射点的形状和尺寸。实验结果表明，POF纤芯散射点的形状决定于激光光束半径（打标聚焦透镜高度），当聚焦透镜高度激光光束半径为束腰半径透镜焦距时，可以得到光纤径向细而长的条散射点；。当聚焦透镜高度小于聚焦透镜焦距时，在POF上下两个表面附近形成漏斗状散射点。而随着激光功率增大和重复打标次数增加，散射点的体积尺寸随着增加。单次打标时POF的激光损伤阈值约为80 W/mm2，而要使POF散射点具有稳定的细长条状，激光功率密度应大于140 W/mm2。

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