一种基于双锥形光纤耦合双微球的回音壁谐振器的制作方法

本发明提供了一种基于双锥形光纤耦合双微球的回音壁谐振器，属于光纤器件技术领域。

背景技术：

当光沿腔体边缘通过全内反射传播时，当腔体周围的光路是波长的整数倍，就会形成驻波。这种驻波模式称为回音壁模式，形成的腔体称为回波壁模式谐振腔。在回音壁模式谐振过程中，光局限于微腔的内界面，轨迹为闭环。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。利用倏逝场激发回音壁模式谐振腔的方法，包括棱镜法、角抛光光纤尖端法和锥形光纤法。由于体积的限制，棱镜法难以满足侧抛光光纤的相位匹配条件。抛光耦合器性能较好，但耦合效率较低。锥形光纤耦合微球谐振器具有高耦合效率和高品质因素。为耦合问题提供了光纤集成解决方案，实现了近理想耦合。

回音壁模式谐振器具有体积小，品质因数高等优点，在光子学中具有广阔的应用前景。回音壁模式谐振器的谱线宽度很窄，周期强度很大，所以应用很广。例如窄带滤波器、调制器、微激光器和传感器器件。

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足，提供一种基于双锥形光纤耦合双微球的回音壁谐振器，本发明具有结构简单、制造方便、成本低、品质因素高等优点。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：一种基于双锥形光纤耦合双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：所述的单模光纤末端的锥形光纤下方通过紫外胶依次黏连两颗微球，通过紫外胶将右侧微球黏连到另一根锥形光纤末端的上方，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，结构简单、具有较高的品质因素。

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，4c.锥形光纤过渡区，4d.锥区，5.紫外胶，6.微球。

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输入端与宽带光源1连接，回音壁结构2输出端与光谱分析仪3相连接。

图2所示为本发明回音壁结构2的结构示意图，所述的回音壁结构2，由单模光纤4，紫外胶5，微球6。单模光纤4包括单模光纤纤芯4a、单模光纤包层4b、锥形光纤过渡区4c，锥区4d。

所述回音壁结构的制作方法及步骤是：第一步：用熔接机依次将两根单模光纤4进行拉锥；第二步：分别用切割刀在两根单模光纤的锥区4d进行切割；第三步：分别在两根单模光纤的锥区4d端面下方涂抹少量紫外胶5黏连微球6；第四步：水平方向通过紫外胶5将两根光纤末端的两颗微球6黏连起来，以形成回音壁模式；第五步：用紫外灯固化紫外胶5，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2由单模光纤的锥区4d侧面和左侧微球6，右侧微球6的球面构成耦合面，由宽带光源1发，输出的光经单模光纤4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4a传输至锥形光纤过渡区4c，再传输至锥区4d存在多种模式的光进行传播，由锥区4d和微球6接触面处沿切线耦合至微球6，在微球6表面传输一圈后，光束沿接触面切线的另一个方向耦合进右侧微球6，再经右侧微球6传输到右侧单模光纤纤芯4a，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：

1.一种基于双锥形光纤耦合双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，其连接方式为：回音壁结构输入端连接宽带光源，回音壁结构输出端连接光谱分析仪，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，所述的单模光纤末端的锥形光纤下方通过紫外胶依次黏连两颗微球，通过紫外胶将右侧微球黏连到另一根锥形光纤末端的上方，以形成回音壁结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于双锥形光纤耦合双微球的回音壁谐振器，其特征为：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。

3.根据权利要求1所述的一种基于双锥形光纤耦合双微球的回音壁谐振器，其特征为：所述的微球的材料为钛酸钡，折射率为1.9。

技术总结
本发明提供了一种基于双锥形光纤耦合双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：所述的单模光纤末端的锥形光纤下方通过紫外胶依次黏连两颗微球，通过紫外胶将右侧微球黏连到另一根锥形光纤末端的上方，以形成回音壁结构。由单模光纤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。本发明具有结构简单、制造方便、成本低、品质因素高等优点，可用于光学激光器、传感器、光电子信息、生物探测器等。

技术研发人员：王东宁;刘欣
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2019.10.09
技术公布日：2019.12.13