一种WGM元件制作方法技术

本发明专利技术公开了一种WGM元件制作方法，所述WGM元件包括：能将光耦合进入或者耦合出回音壁模式谐振腔的耦合器件、能够限制光在内部的微型谐振腔、用于控制耦合距离的薄膜和能够固定微型谐振的夹持装置，采用镀膜的方法精确的对耦合距离进行控制，避免了端面全部镀膜对腔内造成的影响；而且发明专利技术中采用的玻璃管夹持方法减小了对腔内模式的影响。

Method for manufacturing WGM element

The invention discloses a method for manufacturing a WGM element, the WGM element can include: coupling of light into or out of the coupling coupling device, the echo wall mode resonant cavity can limit the optical micro cavity, in the internal control and the coupling distance for thin film micro resonator can be fixed clamping device, using the method of coating the precise control of the coupling distance, to avoid the effect of surface coating on all cavity caused; and the invention adopts glass tube clamping method reduces the influence of cavity mode.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学器件，尤其涉及基于微型谐振腔的激光光学器件。
技术介绍
电介质的微型小球、平面的波导环以及圆盘形的谐振腔在光通讯以及传感器的应用方面变得越来越受人关注。其应用主要是依赖于微型谐振腔的高Q值的特性。可以通过倏逝光波将光耦合进入小球并激发其本征的模式，通常称之为回音壁模式（以下简称WGM）。由于微型谐振腔具有很高的Q值，光可以在微球内部滞留较长的时间、很窄的谱线宽以及极高的能量密度，使得这种器件可以用在光学延迟、高质量的滤波以及其他一些非线性光学的研究中。再者微腔内的模式通过倏逝波的作用可以感受到外界参量诸如温度、密度等的变化，因此也可以作为一种传感装置。以上所述，回音壁模式的谐振腔在科学研究、医学、生物学以及测量、光通信方面有着重要的应用，越来越受人关注。由于回音壁模式的谐振腔和光学器件的耦合是通过倏逝波的作用实现的，因此要想实现高的耦合效率就需要恰当的控制耦合距离。但是实际上的倏逝波的有效作用距离只是和波长相当的量级，而且倏逝波的光强和距离是呈指数关系变化的，因此对耦合距离的控制要求很高。只有实现了耦合距离的精确控制，才能为应用奠定基础。有关耦合的实现方式主要有契角光纤耦合、棱镜耦合和锥形光纤耦合。图1是契角光纤100耦合方式，光波B1a通过包在包层101内部的纤芯102，通过契角端面全反射的倏逝波耦合进入微型谐振腔104，形成回音壁模式C1a。图2是棱镜106耦合方式，光波B1b通过棱镜106，通过棱镜面107的倏逝波耦合进入微型谐振腔105，形成回音壁模式C1b。图3是锥形光纤110耦合方式，光波B1c通过包在包层109内部的纤芯108，通过拉锥区120全反射的倏逝波耦合进入微型谐振腔121，形成回音壁模式C1c。由于微型谐振腔和耦合器件的尺寸很小，使得器件可以集成到各种光学以及电光系统中，实现产品化应用。但是这其中会涉及到组装的简单化、可重复性以及可靠性的要求。本专利技术主要涉及两方面：一方面，在镀膜的时候，如果采用耦合区域全部镀膜，不仅系统的复杂性增加，而且由于界面太多会造成耦合效率的降低，本专利中使用的利用镀膜间接控制距离的方法更具有优势。另一方面，从器件可靠性的角度看，需要固定各个器件的相对位置，但是目前还没有有关如何固定器件的方案的资料介绍，本专利技术对此提出的方案，填充了这部分的空白。
技术实现思路
倏逝波的有效的作用距离在一个波长的范围内。现在光学镀膜的精度可以达到纳米的级别，完全可以满足微型谐振腔耦合距离的控制精度的要求。本专利技术基于光学镀膜实现了耦合距离的精确的控制。本专利技术的目的在于，提供一种能够精确控制耦合距离的WGM元件制作方法。为了实现上述目的，本专利技术如下技术方案：一种WGM元件制作方法，WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式微型谐振腔的耦合器件、限制光在内部的微型谐振腔、控制耦合距离的薄膜和固定微型谐振腔的夹持装置，所述WGM元件制作方法是基于光学镀膜实现耦合距离控制，所述耦合距离控制包括如下步骤：第一步，在玻璃基底上表面镀上一层薄膜，薄膜的厚度为耦合时所要控制的距离，将整体作为一个模具；第二步，在所述模具薄膜上放置微型谐振腔，玻璃器件夹持所述微型谐振腔紧靠玻璃基底垂直放置，并通过夹持点将所述微型谐振腔与所述玻璃器件固定；第三步，将通过夹持点固定的微型谐振腔和玻璃器件整体取下，紧贴耦合器件放置，再将所述玻璃器件与所述耦合器件的接触端面用黏结剂黏结即可；所述耦合器件与所述微型谐振腔之间的空气隔层为所镀薄膜厚度，实现了耦合距离的控制。另一种WGM元件制作方法，WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式谐振腔的耦合器件、限制光在内部的微型谐振腔、控制耦合距离的薄膜和固定微型谐振的夹持装置，所述WGM元件制作方法是基于光学镀膜实现耦合距离控制，所述耦合距离控制包括如下步骤：第一步，在玻璃基底上表面放置谐振腔，玻璃器件夹持所述微型谐振腔紧靠玻璃基底垂直放置，通过夹持点将所述微型谐振腔与所述玻璃器件固定；第二步，在耦合器件上面实施掩膜镀膜，薄膜的厚度为耦合时所要控制的距离；第三步，将通过夹持点固定的微型谐振腔和玻璃器件整体取下，紧贴耦合器件上的薄膜放置，再将所述玻璃器件与所述耦合器件上薄膜的接触端面用黏结剂黏结即可；所述耦合器件与所述微型谐振腔之间的空气隔层为所镀薄膜厚度，实现了耦合距离的控制。所述耦合器件为棱镜、契角光纤或锥形光纤。所述玻璃器件为两玻璃片或椭圆形的玻璃管。所述夹持方式为两玻璃片或椭圆形的玻璃管横截面长轴与微型腔的光学赤道面平行。本专利技术的有益效果为：本专利技术中涉及光学耦合器件、薄膜、玻璃器件夹持装置以及微型谐振腔。其中光学耦合器件能够实现光的耦合出入；薄膜实现耦合时所要控制的距离；玻璃器件夹持装置实现微型谐振腔的固定。利用镀膜的方法精确的对耦合距离进行间接地控制，具有更明显的优势。采用椭圆形的玻璃管固定微型谐振腔，减小由于不对称对装置造成的影响。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是现有契角光纤和微型谐振腔的耦合的侧视图；图2是现有棱镜和微型谐振腔的侧视图；图3是现有锥形光纤和微型谐振腔的侧视图；图4是本专利技术第一种实施方案之一结构示意图；图5是本专利技术第一种实施方案之二结构示意图；图6是本专利技术第一种实施方案之三结构示意图；图7是本专利技术第一种实施方案之四结构示意图；图8是本专利技术第二种实施方案之一结构示意图；图9是本专利技术第二种实施方案之二结构示意图；图10是本专利技术第二种实施方案之三结构示意图；图11是本专利技术第二种实施方案之四结构示意图；图12是本专利技术第三种实施方案之一结构示意图；图13是本专利技术第三种实施方案之二结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的各种实施方式进一步说明。讨论本专利技术的多个实例。但应理解，这里关于这些附图给出的详细说明，仅仅出于解释目的，并不是限制本专利的权利范围。请参阅图4—图7之一，将结合附图对本专利技术的第一种实施方式进一步说明。一种WGM元件制作方法，WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式微型谐振腔的耦合器件206、限制光在其内部的微型谐振腔204、控制耦合距离的薄膜201和固定微型谐振腔的玻璃器件夹持203装置，所述WGM元件制作方法是基于光学镀膜实现耦合距离控制，所述耦合距离控制包括如下步骤：第一步，在玻璃基底200上表面镀上一层薄膜201，薄膜201的厚度为耦合时所要控制的距离，将整体作为一个模具；第二步，在所述模具薄膜201上放置微型谐振腔204，玻璃器件夹持203所述微型谐振腔204紧靠玻璃基底200垂直放置，并通过夹持点205将所述微型谐振腔204与所述玻璃器件203固定；第三步，将通过夹持点205固定的微型谐振腔204和玻璃器件203整体取下，紧贴耦合器件206放置，再将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WGM元件制作方法， WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式谐振腔的耦合器件、限制光在内部的微型谐振腔、控制耦合距离的薄膜和固定微型谐振腔的夹持装置，其特征在于：所述WGM元件制作方法是基于光学镀膜实现耦合距离控制，所述耦合距离控制包括如下步骤：第一步，在玻璃基底上表面镀上一层薄膜，薄膜的厚度为耦合时所要控制的距离，将整体作为一个模具；第二步，在所述模具薄膜上放置微型谐振腔，玻璃器件夹持所述微型谐振腔紧靠玻璃基底垂直放置，并通过夹持点将所述微型谐振腔与所述玻璃器件固定；第三步，将通过夹持点固定的微型谐振腔和玻璃器件整体取下，紧贴耦合器件放置，再将所述玻璃器件与所述耦合器件的接触端面用黏结剂黏结即可，所述耦合器件与所述微型谐振腔之间的空气隔层为所镀薄膜厚度。

【技术特征摘要】
1.一种WGM元件制作方法，WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式谐振腔的耦合器件、限制光在内部的微型谐振腔、控制耦合距离的薄膜和固定微型谐振腔的夹持装置，其特征在于：所述WGM元件制作方法是基于光学镀膜实现耦合距离控制，所述耦合距离控制包括如下步骤：
第一步，在玻璃基底上表面镀上一层薄膜，薄膜的厚度为耦合时所要控制的距离，将整体作为一个模具；
第二步，在所述模具薄膜上放置微型谐振腔，玻璃器件夹持所述微型谐振腔紧靠玻璃基底垂直放置，并通过夹持点将所述微型谐振腔与所述玻璃器件固定；
第三步，将通过夹持点固定的微型谐振腔和玻璃器件整体取下，紧贴耦合器件放置，再将所述玻璃器件与所述耦合器件的接触端面用黏结剂黏结即可，所述耦合器件与所述微型谐振腔之间的空气隔层为所镀薄膜厚度。
2.一种WGM元件制作方法，WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式微型谐振腔的耦合器件、限制光在内部的微型谐振腔、控制耦合距离的薄膜和固定微型谐振腔的夹持装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴砺，张猛，贺坤，
申请(专利权)人：福州高意通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35