一种光纤侧面嵌入微球的回音壁谐振器的制作方法

本发明提供了一种光纤侧面嵌入微球的回音壁谐振器，属于光纤器件技术领域。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足，提供一种光纤侧面嵌入微球的回音壁谐振器，具有结构紧凑、易于集成、品质因素高且稳定等优点。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：一种光纤侧面嵌入微球的回音壁谐振器，包括宽带光源，回音壁结构，光谱分析仪。回音壁结构由单模光纤，紫外胶，微球构成。其特征在于：所述的回音壁结构，由单模光纤，紫外胶，微球构成，所述的单模光纤侧面有一小孔，其小孔深度达到光纤纤芯，靠近小孔的光纤纤芯部分有一定弯曲，小孔底部通过紫外胶粘连一颗微球。

所述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；所述的微球的材料为钛酸钡，折射率为1.9。

本发明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，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、回音壁模式谐振器改变以往光纤拉锥方式，提高了器件鲁棒性，并且易于集成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的实施应用系统示意图。

图2为本发明的回音壁结构示意图。

图中，1.宽带光源，2.回音壁结构，3.光谱分析仪，4.单模光纤，4a.单模光纤纤芯，4b.单模光纤包层，5.小孔，6.微球，7.紫外胶。

具体实施方式

下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：

图1所示为本发明的实施应用系统示意图，包括宽带光源1、回音壁结构2、光谱分析仪3。其连接方式为：回音壁结构2一端与宽带光源1连接，另一端与光谱分析仪3相连接。

图2所示为本发明的回音壁结构2的结构示意图，所述的回音壁结构2，由单模光纤4，小孔5，微球6，紫外胶7，单模光纤4包括单模光纤纤芯4a、单模光纤包层4b。

所述回音壁结构的制作方法及步骤是：通过飞秒激光在单模光纤4端面制造损伤，熔接过后形成一深度靠近光纤纤芯的气泡，气泡压迫光纤纤芯使其形成一小部分弯曲，再将气泡打通形成小孔5，用紫外胶7将微球6粘连在小孔5底部，光在弯曲的光纤部分散射进入微球，以形成回音壁结构。

结合图1，2，介绍具体的工作原理：回音壁结构2由单模光纤4与小孔5交界的弯曲的弯曲部分构成耦合面，由宽带光源1发出的光经过小孔的一端形成散射，部分光从弯曲的单模光纤纤芯4a通过；另一部分光散射进小孔5，经过紫外胶7进入微球6，光在微球6中传播一圈后再次进入单模光纤纤芯4a，与原本直接传输过来的光形成干涉，以形成回音壁模式的输出光谱。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种光纤侧面嵌入微球的回音壁谐振器，包括宽带光源，回音壁结构，光谱分析仪。其中回音壁结构由单模光纤，紫外胶，微球构成。其特征在于：所述的单模光纤侧面有一小孔，其小孔深度达到光纤纤芯，靠近小孔的光纤纤芯部分有一定弯曲，小孔底部通过紫外胶粘连一颗微球，以形成回音壁结构。由宽带光源发出的光经过此回音壁结构，并传输至光谱分析仪，形成回音壁模式谐振器。本发明具有结构紧凑、易于集成、品质因素高且稳定等优点，可用于低阈值激光器、传感器、滤波器、光电子信息、非线性光学等。

技术研发人员：王东宁;白雪倩
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2019.03.14
技术公布日：2019.05.28