专利名称：用光纤实现的斜光纤光栅显示屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用光纤实现的斜光纤光栅显示屏。特别应用于要求高亮度，彩色， 高分辨率显示领域。
背景技术：
显示屏的作用是将信息以位图的形式显示出来，它的出现以及发展对信息的传播 起到了不可替代的作用。纵观显示屏的发展，显示屏从简单的数字显示到黑白位图以及如 今的高清真彩位图显示，其应用领域也大为扩展，图像的表达能力也大大提升。如今主流显示屏多为液晶和发光二极管，即IXD和LED。LED混色效果不佳，视角 不大，水平方向左右观看有色差。加工较复杂，抗静电要求高。实际像素分辨率做到10000 点以上较难。IXD相比LED有较大优势，但其价格较贵。近年来出现一种用POF塑料光纤为 主材料制作的大型显示屏面世。其工作原理是靠投影机到光纤的集束端，通过光纤的传导 传到屏幕上去，效果看起来不错，有可能取代现在广为使用的LED屏幕。但其分辨率和亮度 过度依赖投影机，且大面积显示分辨率很难提高，成本也很高。目前的显示屏技术存在的几个问题是LCD的成本较高，且在高亮度方面表现不 足；LED分辨率难以有较大提高；新出现在所谓光纤显示屏依赖投影机的分辨率和亮度难 以有效提高显示效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服目前在高质量显示屏成本高，分辨率低，亮 度低。本发明解决其技术问题的技术方案—种用光纤实现的斜光纤光栅显示屏包括激光器、多模光纤、刻在多模光纤上的 第一至第N斜光纤光栅、激光器的光信号从多模光纤输入。斜光纤光栅与普通光纤光栅相比，区别在于斜光纤光栅的折射率分布与光纤夹角 大于0°小于90°。N为显示屏像素点的数量，N= 100 300000000的整数，排布成10 30000*10 10000阵列；激光器为输出N个波长的激光器，激光器输出的N个波长与第一至第N斜光纤光 栅的中心波长一一对应。多模光纤的包层外半径为60 500微米，纤芯的半径为5 300微米；激光器的输出波长范围为390 770nm ；相邻波长间隔均为0. 0000001 0. 05nm。第一至第N斜光纤光栅的带宽均为0. 0000001 0. 05nm,中心波长为390 770nmo本发明和已有技术相比所具有的有益效果整个显示屏采用光纤作为主体显示结构，其成本大为缩减。本发明每平方米集成10000*10000以上的像素点，分辨率大为提高；光纤显示屏采用激光器作为信号光的光源， 激光器的功率很大，将较大功率的光耦合入光纤，实现大功率输出，亮度得到保证。分辨率 和亮度可以随着光纤、光栅、激光器的制造技术的提升得到提高。
图1为像素点为N的单色用光纤实现的斜光纤光栅显示屏。图2为10*10单色用光纤实现的斜光纤光栅显示屏。图3为100*100单色用光纤实现的斜光纤光栅显示屏。图4为10000*10000彩色用光纤实现的斜光纤光栅显示屏。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施方式一用光纤实现的斜光纤光栅显示屏包括激光器3、多模光纤2、刻在多模光纤2上的 第一至第N斜光纤光栅11、12、13.....1N、激光器3的光信号从多模光纤2输入，如图1所
7J\ ο斜光纤光栅与普通光纤光栅相比，区别在于斜光纤光栅的折射率分布与光纤夹角 大于0°小于90°。N为显示屏像素点的数量，N= 100 300000000的整数，排布成10 30000*10 10000阵列；激光器3为输出N个波长的激光器，激光器3输出的N个波长与第一至第N斜光 纤光栅11、12、13.....IN的中心波长一一对应。多模光纤2的包层外半径为60 500微米，纤芯的半径为5 300微米；激光器3的输出波长范围为390 770nm ；相邻波长间隔均为0. 0000001 0.05nmo第一至第N斜光纤光栅11、12、13、...、IN的带宽均为0. 0000001 0. 05nm，中心 波长为390 770nm。斜光纤光栅的工作原理为对应于斜光纤光栅中心波长的光信号被反射到多模光 纤2的一侧，形成像素点输出，其余波长的光信号沿多模光纤2继续传输。实施方式二用光纤实现的斜光纤光栅显示屏包括激光器3、多模光纤2、刻在多模光纤2上的
第一至第一百斜光纤光栅11、12、13.....1100、激光器3的光信号从多模光纤2输入，如图
2所示。激光器3为输出一百个波长的激光器，激光器3输出的一百个波长与第一至第 一百斜光纤光栅11、12、13.....1100的中心波长一一对应。多模光纤2的包层外半径为60微米，纤芯的半径为5微米。激光器3的输出波长范围为390 394. 95nm ；相邻波长间隔均为0. 05nm。第一至第一百斜光纤光栅11、12、13.....1100的带宽均为0. 05nm,中心波长为
390 394. 95nm。第一斜光纤光栅11反射的信号光波长为390nm，第二斜光纤光栅12反
4射的信号光波长为390. 05nm，第三斜光纤光栅13反射的信号光波长为390. IOnm,……，第 一百斜光纤光栅1100反射的信号光波长为394. 95nm。激光器3的光信号中每个波长的光对应一个像素点的变化，由功率控制亮度。虽 然在每个单模光纤的输出信号光波长不同，但由于信号光波长变化范围较小，人眼无法分 辨这样微小的颜色差别，所以本实施方式中实现了单色光显示屏的功能。显示屏像素点的数量为100排布成10*10阵列，实现单色10*10用光纤实现的斜 光纤光栅显示屏。实施方式三用光纤实现的斜光纤光栅显示屏包括激光器3、多模光纤2、刻在多模光纤2上的
第一至第一万斜光纤光栅11、12、13.....110000、激光器3的光信号从多模光纤2输入，如
图3所示。激光器3为输出一万个波长的激光器，激光器3输出的一万个波长与第一至第 一万斜光纤光栅11、12、13、. . .、110000的中心波长——对应。多模光纤2的包层外半径为100微米，纤芯的半径为10微米。激光器3的输出波长范围为720. 005 770nm ；相邻波长间隔均为0. 005nm。第一至第一万斜光纤光栅11、12、13.....110000的带宽均为0. 005nm,中心波
长范围为720. 005 770nm。第一斜光纤光栅11反射的信号光波长为720. 005nm,第二 斜光纤光栅12反射的信号光波长为720. OlOnm，第三斜光纤光栅13反射的信号光波长为 720. 015nm,……，第一万斜光纤光栅110000反射的信号光波长为770nm。显示屏像素点的数量为10000排布成100*100阵列，实现单色100*100用光纤实 现的斜光纤光栅显示屏。实施方式四用光纤实现的斜光纤光栅显示屏包括激光器3、多模光纤2、刻在多模光纤2上的
第一至第三亿斜光纤光栅11、12、13.....1300000000、激光器3的光信号从多模光纤2输
入，如图4所示。激光器3为输出三亿个波长的激光器，激光器3输出的三亿个波长与第一至第三 亿斜光纤光栅11、12、13、. . .、1300000000的中心波长——对应。多模光纤2的包层外半径为500微米，纤芯的半径为300微米。激光器3的光信号包括三个波段，蓝光波段为470nm至479. 9999999nm的一亿个 波长，波长间隔为0. 000000lnm，第一斜光纤光栅11的中心波长为470nm，而后的相隔两个 斜光纤光栅依次递增，增幅0. OOOOOOlnm ；绿光波段520nm至529. 9999999nm的一亿个波 长，波长间隔为0. OOOOOOlnm，第二个斜光纤光栅的中心波长为520nm，而后的相隔两个斜 光纤光栅依次递增，增幅0. OOOOOOlnm ；红光波段700nm至709. 9999999nm的一亿个波长， 波长间隔为0. OOOOOOlnm，第三个斜光纤光栅的中心波长为700nm，而后的相隔两个斜光纤 光栅依次递增，增幅0.000000lnm。第一至第三亿斜光纤光栅11、12、13、· · ·、1300000000的带宽均为0. OOOOOOlnm,
中心波长范围与激光器波段范围相同。显示屏像素点的数量为300000000排布成30000*10000阵列，相邻三个斜光纤光
栅分别反射蓝、绿、红，通过控制信号激光源中各颜色光的功率可以使相邻的三个斜光纤光栅反射出的三色光混合成彩色光。输出点排列成30000*10000的阵列，由于每三个相邻的 输出点构成一个彩色输出点，实现10000*10000的彩色显示。
权利要求
1.一种用光纤实现的斜光纤光栅显示屏，其特征在于该显示屏结构包括激光器(3)、多模光纤O)、刻在多模光纤(2)上的第一至第N斜光纤光栅(11、12、13.....1N)、激光器(3)的光信号从多模光纤(2)输入；N为显示屏像素点的数量，N = 100 300000000的整数，排布成10 30000*10 10000阵列；激光器C3)为输出N个波长的激光器，激光器C3)输出的N个波长与第一至第N斜光 纤光栅(11、12、13.....1N)的中心波长一一对应。
2.根据权利要求1所述的一种用光纤实现的斜光纤光栅显示屏，其特征在于所述的多模光纤O)的包层外半径为60 500微米，纤芯的半径为5 300微米；
3.根据权利要求1所述的一种用光纤实现的斜光纤光栅显示屏，其特征在于 所述的激光器(3)的输出波长范围为390 770纳米；相邻波长间隔均为0. 0000001 0. 05纳米。
4.根据权利要求1所述的一种用光纤实现的斜光纤光栅显示屏，其特征在于所述的第一至第N斜光纤光栅(11、12、13.....1N)的带宽均为0. 0000001 0. 05纳米，中心波长为390 770纳米。
全文摘要
本发明公开了一种用光纤实现的斜光纤光栅显示屏，涉及一种光纤实现的显示屏。应用于高亮度，彩色，高分辨率显示领域。克服了目前在高质量显示屏存在的问题，成本高、分辨率低、亮度低。该显示屏结构的信号激光源的光信号从多模光纤的一端输入；每一斜光纤光栅反射对应一个波长的信号光至光纤侧面输出，N个这样的斜光纤光栅反射N个对应波长的光信号，实现了N个像素点的显示屏功能。N为显示屏像素点的数量，N＝100～300000000的整数，排布成10～30000*10～10000阵列。所用激光器为输出N个波长的激光器，激光器输出的N个波长与第一至第N斜光纤光栅的中心波长一一对应。
文档编号G09F9/305GK102129819SQ20111002564
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者周倩, 宁提纲, 李晶, 温晓东, 胡旭东 申请人:北京交通大学