专利名称：一种双芯光纤微环谐振器的制作方法
一种双芯光纤微环谐振器的制作方法技术领域
本发明是一种全光纤微环谐振器的制作方法，涉及光纤通信、光纤传感、光学信号 处理、微波光子、光滤波器、光开关技术，具体地讲就是一种双芯光纤微环谐振器的制作方 法。
背景技术：
随着人类进入高度信息化的社会，光纤通信技术为大容量的信息传输提供了坚实 的基础。在光纤通信系统当中，除了光源、光纤、光探测器、光放大器等关键核心器件之外， 还要有光滤波器、光开关、光波分复用器、光分插复用器等器件。当今光纤通信系统发展的 一个方向就是光器件的微型化、集成化和规模化。基于这一需求，微环谐振器一经提出，立 刻引起了广大研究学者的极大兴趣。
微环谐振器在1969年作为滤波器件被提出，就受到了很大的关注。微环谐振器， 可以作为一种通用设备用于实现通信与信号处理中的所有一般功能，比如滤波、复用/解 复用、调制、开关、延时、门电路、路由、传感和放大等。小尺寸的微环有优异的特性宽带宽、 高精细度。这些特性非常有利于光纤通信系统中的应用。高的精细度意味着环中高的存储 能量，而且可以通过进一步减小模场面积再次提高，并且不牺牲带宽。
制作微环谐振器可以采用不同的材料，如氧化物、半导体材料、II1-V族材料、高分 子材料、等离子体材料等。其中，由于半导体材料加工工艺成熟，因此，基于半导体材料的微 环谐振器得到了广泛的应用。微环谐振器一般采用平面工艺制作。半导体环形波导的制作 工艺一般采用化学汽相沉积法、火焰沉积法、离子交换法、分子束外延生长法等；光路微加 工制作工艺一般采用光刻、电子束曝光、全息曝光、同步辐射、化学刻蚀、等离子刻蚀等。目 前，采用平面工艺法已经可以制作出小于50微米的微环，在一定程度上提高了器件的集成 度。但是，这种基于平面工艺制作的微环谐振器工艺方法操作复杂、成本较高、也不能灵活 改变微环的大小。另外基于半导体材料的微环谐振器具有较高的损耗。此外，这种微环谐 振器应用于光通信系统时，会存在和光纤的耦合困难、以及耦合效率低的问题，导致与现有 光通信系统匹配性比较低。因此全光微环谐振器的设计与制作就显得非常重要。
到目前为止，人们提出了一些全光微环谐振器的制作方案。2007年，董小伟等人 在《光学学报》发表文章《全光纤型微环谐振器的研制》，提出使用微细光纤来制作微环谐振 器。首先使用普通单模光纤进行拉锥形成微细光纤，然后再把微细光纤缠绕成微环谐振器。 但这种方法制作的微环谐振器一方面尺寸较大(微环半径500微米)，不利于集成；另一方 面，制作工艺粗糙，在制作工程中不能精细控制。中国发明专利《一种灵活的全光纤谐振器 的制作方法》(申请号201010559180. 9)利用激光器照射的方法，通过改变双芯光纤两个纤 芯之间包层的折射率，来制作微环谐振器。这种方案制作的微环谐振器，其内部光波导是直 角，因此光很难通过这些直角光波导，造成损耗很大。此外，当激光器对光纤光纤照射时，很 难精确控制照射时间，使得照射位置的折射率和纤芯的折射率变得完全相同。发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提出了一种双芯光纤微环谐振器的制作方法。 使用微加工激光器在双芯光纤之间的包层上切割出不同形状，形成不同形状的微腔，该微 腔和两个纤芯构成微环谐振器。
本发明的技术方案一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，该制作方法包括以下几个步骤步骤一取一根长度为I毫米以上的双芯光纤，第一纤芯和第二纤芯之间的距离为10 微米到100微米之间；步骤二 配置一台微加工激光器，用来对双芯光纤的内包层切割；步骤三在双芯光纤上任意找一点为切割开始位置，根据所要求切割形状的尺寸大小， 在双芯光纤上确定切割结束位置；步骤四使用微加工激光器在内包层切割出所需要形状的微腔。在微腔周围的内包层 以及第一纤芯和第二纤芯构成环形波导，形成了一种微环谐振器，第一纤芯为微环谐振器 的上通道，第二纤芯为微环谐振器的下通道。
本发明的有益效果具体如下本发明提出的一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，米用微加工激光器切割的方法， 可以精确控制切割的形状和尺寸大小，可以灵活制作不同微腔形状的微环谐振器。由于采 用双芯光纤，因此制作的微环谐振器具有与现有光纤通信系统兼容性好的特点。本发明仅 使用一段双芯光纤就可以制作微环谐振器，使用的是标准商用光通信器材，具有价格便宜、 结构简单、性价比高、熔接方便的优点。
图1 一种双芯光纤微环谐振器的制作方法意图；图2图1的A-A横截面图；图3圆形微腔双芯光纤微环谐振器的制作方法示意图；图4跑道形微腔双芯光纤微环谐振器的制作方法示意图；图5矩形微腔双芯光纤微环谐振器的制作方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图1至5，对一种双芯光纤微环谐振器的制作方法作进一步描述。
实施例一一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，如图3，该制作方法包括以下几个步骤步骤一取一根长度为I毫米的双芯光纤，第一纤芯11和第二纤芯12轴线之间的距离 为10微米，第一纤芯11和第二纤芯12的半径均为4微米，第一纤芯11和第二纤芯12的 折射率均为1. 44902，内包层21和外包层22的折射率均为1. 44402，并且第一纤芯11和第 二纤芯12在双芯光纤轴线两侧对称分布；步骤二 配置一台微加工激光器5，用来对双芯光纤的内包层21切割，本实例采用准分 子激光器；步骤三在双芯光纤上任意找一点为切割开始位置41，在距离切割开始位置41有8微米处为切割结束位置42 ；步骤四使用微加工激光器5在内包层21开始切割，切割出来的微腔3形状为圆形，圆 心位于双芯光纤轴线上，半径为4微米。在微腔3周围的内包层21以及第一纤芯11和第 二纤芯12构成环形波导，形成了一种微环谐振器，第一纤芯11为微环谐振器的上通道，第 二纤芯12为微环谐振器的下通道。
实施例二一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，如图4，该制作方法包括以下几个步骤步骤一取一根长度为5毫米的双芯光纤，第一纤芯11和第二纤芯12轴线之间的距离 为10微米，第一纤芯11和第二纤芯12的半径均为4微米，第一纤芯11和第二纤芯12的 折射率均为1. 44902，内包层21和外包层22的折射率均为1. 44402，并且第一纤芯11和第 二纤芯12在双芯光纤轴线两侧对称分布；步骤二 配置一台微加工激光器5，用来对双芯光纤的内包层21切割，本实例采用准分 子激光器；步骤三在双芯光纤上任意找一点为切割开始位置41，在距离切割开始位置41有2000 微米处为切割结束位置42 ；步骤四使用微加工激光器5在内包层21开始切割，切割出来的微腔3形状为矩形，该 矩形以双芯光纤轴线为对称轴，宽为8微米，长为2000微米。在微腔3周围的内包层21以 及第一纤芯11和第二纤芯12构成环形波导,形成了一种微环谐振器,第一纤芯11为微环 谐振器的上通道，第二纤芯12为微环谐振器的下通道。
实施例三一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，如图5，该制作方法包括以下几个步骤步骤一取一根长度为10毫米的双芯光纤，第一纤芯11和第二纤芯12轴线之间的距 离为10微米，第一纤芯11和第二纤芯12的半径均为4微米，第一纤芯11和第二纤芯12 的折射率均为1. 44902，内包层21和外包层22的折射率均为1. 44402，并且第一纤芯11和 第二纤芯12在双芯光纤轴线两侧对称分布；步骤二 配置一台微加工激光器5，用来对双芯光纤的内包层21切割，本实例采用准分 子激光器；步骤三在双芯光纤上任意找一点为切割开始位置41，在距离切割开始位置41有5000 微米处为切割结束位置42 ；步骤四使用微加工激光器5在内包层21开始切割，切割出来的微腔3形状为跑道形， 该跑道形以双芯光纤轴线为对称轴，跑道形两端为半径为4微米的半圆，中间部分为宽8微 米、长4992微米的矩形。在微腔3周围的内包层21以及第一纤芯11和第二纤芯12构成 环形波导，形成了一种微环谐振器，第一纤芯11为微环谐振器的上通道，第二纤芯12为微 环谐振器的下通道。
权利要求
1.一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，其特征在于，该制作方法包括如下步骤 步骤一取一根长度为I毫米以上的双芯光纤，第一纤芯(11)和第二纤芯(12)之间的距离为10微米到100微米之间；步骤二 配置一台微加工激光器(5)，用来对双芯光纤的内包层(21)切割；步骤三在双芯光纤上任意找一点为切割开始位置(41)，根据所要求切割形状的尺寸大小，在双芯光纤上确定切割结束位置(42)；步骤四使用微加工激光器在内包层(21)切割出所需要形状的微腔(3);在微腔(3)周围的内包层(21)以及第一纤芯(11)和第二纤芯(12)构成环形波导，形成了一种微环谐振器，第一纤芯(11)为微环谐振器的上通道，第二纤芯(12)为微环谐振器的下通道。
2.根据权利I所述的一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，其特征在于步骤一中的双芯光纤的第一纤芯(11)和第二纤芯(12)可以关于双芯光纤轴线对称，也可以关于双芯轴线不对称。
3.根据权利I所述的一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，其特征在于步骤一中的双芯光纤的第一纤芯(11)和第二纤芯(12)的纤芯半径和折射率可以相同也可以不相同。
4.根据权利I所述的一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，其特征在于步骤二中的微加工激光器(5)包括准分子激光器、二氧化碳激光器、光纤激光器。
全文摘要
一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，涉及光纤通信、光纤传感、光学信号处理、微波光子、光滤波器、光开关技术。其制作方法是使用微加工激光器(5)对包含了第一纤芯(11)和第二纤芯(12)的双芯光纤的内包层(21)进行切割，切割成所需要形状的微腔(3)。在微腔(3)周围的内包层(21)以及第一纤芯(11)和第二纤芯(12)构成环形波导，形成了一种微环谐振器，第一纤芯(11)为微环谐振器的上通道，第二纤芯(12)为微环谐振器的下通道。本发明全部采用标准光通信器材，具有结构简单、性价比高、性能稳定、与现有光通信系统兼容性好等优点。
文档编号G02B6/25GK103033882SQ201210594529
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者油海东, 李吉忠, 李琳, 陈龙猛, 马丽敏, 李爱涛 申请人:青岛农业大学