System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于光纤内多回音壁模式谐振器及其制作方法技术_技高网

一种基于光纤内多回音壁模式谐振器及其制作方法技术

技术编号:41220586 阅读:3 留言:0更新日期:2024-05-09 23:40
本发明专利技术属于光纤应用技术领域,公开了一种基于光纤内多回音壁模式谐振器及其制作方法,包括光纤本体,所述光纤本体为多模光纤本体或者无芯光纤本体,在光纤本体上刻蚀有回音壁结构,回音壁结构包括圆环形空腔和圆柱形导光体,圆环形空腔通过在多模光纤本体上刻蚀而成,刻蚀后在圆环形空腔内的部分即为圆柱形导光体;圆环形空腔的中心线垂直于光纤本体的中心线,且圆环形空腔底部嵌入光纤本体的纤芯内,圆环形空腔顶部为呈开口状,传输光在圆环形空腔的内壁和外壁上周期性传播形成两个回音壁模式谐振;本发明专利技术双回音壁模式谐振器与光纤完全集成,可以直接耦合在光纤纤芯中传播的光,为微激光器和非线性光学等领域的许多有前途的应用铺平了道路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤应用,具体涉及一种基于光纤内多回音壁模式谐振器及其制作方法


技术介绍

1、回音壁模式(wgm)谐振器内的光在一个封闭的腔体内传播,以同样的角度在腔体内进行全反射,传播一周后当光波路径满足一定相位匹配条件时,就可以互相叠加增强形成驻波场,形成光放大效果。回音壁模式(wgm)谐振器因其高品质因数(q)、模式体积小、窄线宽、光子寿命长、功耗低等优点,广泛应用于滤光片、调制器、微激光器、频率梳发生器、非线性光学和高灵敏度传感器器件。

2、目前,常见的wgm谐振器的微腔类型主要有:微球腔、微泡腔、微环腔、微盘腔、微环芯腔、微管腔、瓶口腔等。每个微腔类型都有自己的优缺点。然而,上述微腔类型的wgm谐振器大多是分立光学器件,不能直接与入射光辐射耦合,需要使用锥形光纤、侧面抛光光纤、波导或棱镜等外部耦合方案。当需要在光纤系统中使用wgm谐振器时,这就造成了困难。

3、因此,一种集成在光纤内的微型wgm谐振结构,并且容易通过光纤纤芯中传播光进行耦合的wgm谐振器以及相关的制作方法的在实际中是迫切需求的,目前,市面上还没有出现此类设备。


技术实现思路

1、本专利技术目的是为解决上述现有技术中存在的技术问题而提出了一种基于光纤内多回音壁模式谐振器及其制作方法;该wgm谐振器采用飞秒激光刻蚀和快速氢氟酸腐蚀制备而成。这种在光纤内形成两个wgm的谐振器与光纤完全集成,可以直接耦合在光纤纤芯中传播的光,从而为微激光器和非线性光学等领域的许多有前途的应用铺平了道路。</p>

2、为达到上述目的所采取的技术方案是:

3、一种基于光纤内多回音壁模式谐振器,包括光纤本体,所述光纤本体为单模光纤本体、多模光纤本体或者无芯光纤本体,在光纤本体上刻蚀有回音壁结构,所述回音壁结构包括圆环形空腔和圆柱形导光体,其中圆环形空腔通过在多模光纤本体上刻蚀而成,刻蚀后在圆环形空腔内的部分即为圆柱形导光体;

4、所述圆环形空腔的中心线垂直于光纤本体的中心线,当光纤本体为单模光纤本体或者多模光纤本体时,圆环形空腔底部嵌入光纤本体的纤芯内,圆环形空腔顶部为呈开口状,传输光在圆环形空腔的内壁和外壁上周期性传播形成两个回音壁模式谐振。

5、优选的,当光纤本体为单模光纤本体时,圆环形空腔的全部或者部分嵌入纤芯内;当光纤本体为多模光纤本体时,圆环形空腔和圆柱形导光体均位于纤芯内,且圆环形空腔的中心线与光纤本体的中心线相交垂直。

6、优选的,所述圆柱形导光体与圆环形空腔内壁相切设置。

7、优选的,在圆柱形导光体内刻蚀有同轴设置的内圆柱形空腔。

8、优选的,所述圆柱形导光体为两个,且两个圆柱形导光体之间设有间隔,两个圆柱形导光体与圆环形空腔内壁之间也设有间隔。

9、优选的,所述圆柱形导光体为两个,两个圆柱形导光体之间设有间隔,两个圆柱形导光体与圆环形空腔内壁之间相切设置。

10、优选的,所述圆柱形导光体为两个,两个圆柱形导光体之间相切设置,两个圆柱形导光体与圆环形空腔内壁之间也相切设置。

11、一种如上所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器的制作方法,包括如下步骤:

12、步骤a:飞秒激光微加工过程:将多模光纤本体或者无芯光纤本体放置在由计算机软件控制的三维微移平台上,通过ccd相机监控微加工过程,将多模光纤本体和飞秒激光器对焦调整完成后,控制刻写的内外直径,飞秒激光脉冲在光纤表面刻蚀所需直径的环形结构;当该环形结构刻蚀完成后,飞秒激光束以2μm的间隔向光纤本体内部方向步进运动,以连续刻蚀相同的环形结构,依次步进递推直至刻蚀出所需深度的圆环形空腔;

13、步骤b:氢氟酸溶液的腐蚀过程:用红光笔连接多模光纤本体的一端,通过红光显示找到多模光纤本体中的波导位置,即圆环形空腔的位置,然后将圆环形空腔所在光纤本体部位放入氢氟酸溶液浸泡腐蚀一段时间;

14、步骤c:将经过步骤b中腐蚀处理后的圆环形空腔,放入超声波清洗机中清洗一定时间,使得圆环形空腔内壁和外壁变得光滑,有助于形成两个回音壁模式。

15、优选的,在步骤a中,所述光纤本体为多模光纤,飞秒激光器的中心波长为800nm,脉冲能量为500μj,脉冲持续时间为35fs,重复频率为5khz,激光束的扫描速度为10μm/s。

16、优选的,在步骤b中,将圆柱形结构所在光纤本体部位放入40%浓度的氢氟酸溶液浸泡腐蚀150s。

17、本专利技术所具有的有益效果为:(1)本专利技术的双回音壁模式谐振器,是基于圆环形腔体和圆柱形导光体相互配合作用的wgm谐振器与光纤完全集成,可以直接耦合在光纤纤芯中传播的光,从而为微激光器和非线性光学等领域的许多有前途的应用铺平了道路。

18、(2)本申请是对光纤本体自身进行结构改进而形成的圆环形腔体,圆环形腔体集成于光纤内部,无需与其他部件的配合工作,因此,本申请器件整体坚固、工作稳定。

19、(3)该双回音壁模式谐振器成本低,集成度高,潜在具有较高的q值,它为集成光学和光子芯片的发展提供了新的方向。

20、(4)本申请的回音壁模式谐振器的制作方法,具有简单、快速、灵活、工作稳定的特征,可简单有效的制作级联回音壁模式结构,提高系统的应用潜力。

21、(5)本申请的回音壁模式谐振器仅在单个光纤中操作,制造工艺流程简单,具有较高的耦合效率,解决回音壁模式中谐振腔难以耦合的问题。

22、(6)本申请的回音壁模式谐振器通过飞秒激光微加工平台,可以精准控制圆柱形空腔和圆柱形导光体的位置,为光纤中耦合wgm提供最佳耦合位置。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于光纤内多回音壁模式谐振器,包括光纤本体,所述光纤本体为单模光纤本体、多模光纤本体或者无芯光纤本体,其特征在于,在光纤本体上刻蚀有回音壁结构,所述回音壁结构包括圆环形空腔和圆柱形导光体,其中圆环形空腔通过在多模光纤本体上刻蚀而成,刻蚀后在圆环形空腔内的部分即为圆柱形导光体;

2.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,当光纤本体为单模光纤本体时,圆环形空腔的全部或者部分嵌入纤芯内;当光纤本体为多模光纤本体时,圆环形空腔和圆柱形导光体均位于纤芯内,且圆环形空腔的中心线与光纤本体的中心线相交垂直。

3.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,所述圆柱形导光体与圆环形空腔内壁相切设置。

4.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,在圆柱形导光体内刻蚀有同轴设置的内圆柱形空腔。

5.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,所述圆柱形导光体为两个,且两个圆柱形导光体之间设有间隔,两个圆柱形导光体与圆环形空腔内壁之间也设有间隔。

6.根据权利要求5所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,所述圆柱形导光体为两个,两个圆柱形导光体之间设有间隔,两个圆柱形导光体与圆环形空腔内壁之间相切设置。

7.根据权利要求5所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,所述圆柱形导光体为两个,两个圆柱形导光体之间相切设置,两个圆柱形导光体与圆环形空腔内壁之间也相切设置。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:

9.根据权利要求8所述的多回音壁模式谐振器的制作方法,其特征在于,在步骤A中,所述光纤本体为多模光纤,飞秒激光器的中心波长为800nm,脉冲能量为500μJ,脉冲持续时间为35fs,重复频率为5kHz,激光束的扫描速度为10μm/s。

10.根据权利要求8所述的多回音壁模式谐振器的制作方法,其特征在于,在步骤B中,将圆柱形结构所在光纤本体部位放入40%浓度的氢氟酸溶液浸泡腐蚀150s。

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【技术特征摘要】

1.一种基于光纤内多回音壁模式谐振器,包括光纤本体,所述光纤本体为单模光纤本体、多模光纤本体或者无芯光纤本体,其特征在于,在光纤本体上刻蚀有回音壁结构,所述回音壁结构包括圆环形空腔和圆柱形导光体,其中圆环形空腔通过在多模光纤本体上刻蚀而成,刻蚀后在圆环形空腔内的部分即为圆柱形导光体;

2.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,当光纤本体为单模光纤本体时,圆环形空腔的全部或者部分嵌入纤芯内;当光纤本体为多模光纤本体时,圆环形空腔和圆柱形导光体均位于纤芯内,且圆环形空腔的中心线与光纤本体的中心线相交垂直。

3.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,所述圆柱形导光体与圆环形空腔内壁相切设置。

4.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,在圆柱形导光体内刻蚀有同轴设置的内圆柱形空腔。

5.根据权利要求1所述的基于光纤内多回音壁模式谐振器,其特征在于,所述圆柱形导光体为两个,且两个圆柱形导光体之间设有间隔,两个圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员:王东宁梅永丽汪桥奔
申请(专利权)人:深圳技术大学
类型:发明
国别省市:

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