一种基于微球的光纤腐蚀凹槽式回音壁谐振器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器，回音壁结构，光谱分析仪。其中回音壁结构由单模光纤，无芯光纤，多模光纤，紫外胶，微球构成。其特征在于：在单模光纤端面上分别依次熔接一段无芯光纤和多模光纤，再利用氢氟酸对结构端面进行腐蚀，得到端面多模光纤部分有凹槽的光纤结构，最后在凹槽底部的适当位置粘连一颗微球，以形成回音壁结构。由环形器接收来自宽带光源的光并传输至回音壁结构，回音壁结构再将光返回至环形器，再经由环形器传输至光谱分析仪，形成回音壁模式谐振器。本发明专利技术具有结构紧凑、制造简单、品质因素高且稳定等优点，具温度影响不敏感，可用于光学激光器、传感器、光电子信息、生物探测器等。

A micro sphere based fiber etched groove resonator

【技术实现步骤摘要】
一种基于微球的光纤腐蚀凹槽式回音壁谐振器
本专利技术提供了一种基于微球的光纤腐蚀凹槽式回音壁谐振器，属于光纤器件

技术介绍
当光通过全内反射沿着腔的边缘行进时，如果腔周围的光路是波长的整数倍，则可以形成驻波。这种驻波模式通常被称为回音壁模式，形成的腔被称为回音壁模式谐振腔。回音壁模式谐振腔可由不同的形状构成，如微盘，微碟，微球等。其中以微球结构激发回音壁模式应用最为广泛。回音壁模式谐振器具有的高品质因素和低模式体积两个优点，使其具有许多应用，例如高灵敏度传感器，窄带滤波器，微型激光器和调制器。目前，有许多不同的方法来激励回音壁模式，如通过棱镜，基座波导，侧面抛光光纤，角抛光光纤尖端和光纤锥型等。通过相位匹配棱镜内部表面的倏逝波，可将光耦合进微球中。棱镜耦合法高效灵活，但是体积较大，在实际应用中不方便。片上基座结构可以将光有效地耦合进微球结构中，但是基座波导结构复杂并要求很高的制作精度。从应用角度看，光纤尾纤耦合器是优选的，侧面抛光光纤和角抛光光纤尖端的方法已被用在激励高品质因素的微球谐振器。然而，这两种方法的光耦合效率并不高。侧面抛光的光耦合器对于约1mm的大直径的微球的耦合效率要比小直径谐振器高很多。光纤直径低于2μm的锥度在这几个方法里的耦合效率最高，但是光纤锥体的结构易碎，且受环境变化影响较大。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术不足，提供一种基于微球的光纤端面凹槽式回音壁谐振器，本专利技术具有结构紧凑、制造简单、品质因素高且稳定等优点。本专利技术解决技术问题所采取的技术方案为：一种基于微球的光纤腐蚀凹槽回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器，回音壁结构，光谱分析仪。回音壁结构由单模光纤，无芯光纤，多模光纤，紫外胶，微球构成。其特征在于：在单模光纤端面上分别依次熔接一段无芯光纤和多模光纤，再利用氢氟酸对结构端面进行腐蚀，得到端面多模光纤部分有凹槽的光纤结构，最后在凹槽底部的适当位置粘连一颗微球，以形成回音壁结构。所述的单模光纤的纤芯直径和光纤直径分别为8μm和125μm，纤芯折射率为1.4682；所述的无芯光纤直径和折射率分别为125μm和1.4446；所述的多模光纤的纤芯直径和光纤直径分别为62.5μm和125μm，纤芯折射率为1.4682。所述的微球的材料和折射率分别为钛酸钡和1.9。本专利技术与现有技术相比的有益效果是。1、回音壁模式谐振器选用价格低廉的普通单模光纤，无芯光纤，多模光纤，紫外胶，微球制备，具有成本低，制作简单的优点。2、回音壁模式谐振器尺寸微小，结构稳定性较好，具有较高的品质因素。3、回音壁模式谐振器的温度灵敏度较低，作为传感器使用对周围环境温度变化不敏感。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术的实施应用系统示意图。图2为本专利技术回音壁结构示意图。图中，1.宽带光源，2.环形器，3.回音壁结构，4.光谱分析仪，5.单模光纤，5a.单模光纤纤芯，5b.单模光纤包层，6.无芯光纤，7，多模光纤，7a.多模光纤纤芯，7b.多模光纤包层，8.凹槽，9.紫外胶，10.微球。具体实施方式下面结合附图及实施实例对本专利技术作进一步描述：图1所示为本专利技术的实施应用系统示意图，包括宽带光源1、环形器2、回音壁结构3、光谱分析仪4。其连接方式为：环形器2有三个接口端，分别为：光源进口端，光源出口端，反馈端。进口端与宽带光源1连接，出口端与连接回音壁结构3连接，反馈端和光谱分析仪4相连接。图2所示为本专利技术回音壁结构3的结构示意图，所述的回音壁结构3，由单模光纤5，无芯光纤6，多模光纤7，凹槽8，紫外胶9，微球10。单模光纤5包括单模光纤纤芯5a、单模光纤包层5b；多模光纤7包括多模光纤纤芯7a，多模光纤包层7b。所述回音壁结构的制作方法及步骤是：第一步：用熔接机将单模光纤5依次与无芯光纤6多模光纤7熔接；第二步：将多模光纤7另一端放入氢氟酸中，腐蚀一定的时间形成凹槽8；第三步：在多模光纤7凹槽底部涂抹适量紫外胶9，以粘住微球10，以形成回音壁模式；第四步：用紫外灯固化紫外胶9，使整个结构更加稳定。结合图1，2，介绍具体的工作原理：回音壁结构3由多模光纤7的弧面和微球10的球面构成耦合面，由宽带光源1发，出的光经环形器2到达回音壁结构3，该光束在回音壁结构3中首先由单模光纤纤芯5a传输至无芯光纤6发生散射，再传输至多模光纤纤芯7a存在多种模式的光进行传播，由多模光纤7和微球10接触面处沿切线耦合至微球10，在微球8表面传输一圈后，光束沿接触面切线的另一个方向耦合回多模光纤纤芯7a，再途径无芯光纤6传输回单模光纤纤芯5a，以形成回音壁模式的输出光谱。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应被理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微球的光纤端面凹槽式回音壁谐振器回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器，回音壁结构，光谱分析仪，其连接方式为：环形器输入端连接宽带光源，环形器反馈端连接光谱分析仪，环形器输出端连接回音壁结构，其特征在于：所述的回音壁结构，由单模光纤，无芯光纤，多模光纤，紫外胶，微球构成；在单模光纤断面上分别依次熔接一段无芯光纤和多模光纤，再利用氢氟酸对结构端面进行腐蚀，得到端面多模光纤部分有凹槽的光纤结构，最后在凹槽底部的适当位置粘连一颗微球，以形成回音壁结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微球的光纤端面凹槽式回音壁谐振器回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器，回音壁结构，光谱分析仪，其连接方式为：环形器输入端连接宽带光源，环形器反馈端连接光谱分析仪，环形器输出端连接回音壁结构，其特征在于：所述的回音壁结构，由单模光纤，无芯光纤，多模光纤，紫外胶，微球构成；在单模光纤断面上分别依次熔接一段无芯光纤和多模光纤，再利用氢氟酸对结构端面进行腐蚀，得到端面多模光纤部分有凹槽的光纤结构，最后在凹槽底部的适当位置粘连一颗微球，以形成回音壁结构。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王东宁，白雪倩，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33