[發明專利]一種光纖微環諧振器的制作方法及裝置

有效

• 申請號: 201310363020.0
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103606809A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 冉曾令;柳珊;饒云江;王彥君;盛龍;羅配良
• 申請（專利權）人: 無錫成電光纖傳感科技有限公司
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/067
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于光纖集成技術領域，具體涉及一種光纖微環諧振器的制作方法及裝置的設計。

背景技術

20世紀60年代初期，紅寶石激光器、氦氖激光器的出現揭開了光通信發展的序幕，其后，隨著激光技術的不斷發展，光學同其它學科領域不斷滲透和融合，形成了許多新的分支學科或邊緣學科。七十年代，在微電子學和激光技術相結合的基礎上，集成光學作為一門新的技術應運而生，其主要目的是將傳統的大型光學系統小型化直至微型化，但是，此技術并不是簡單地將組成光學系統的各個元器件按比例微縮，而是需要在高新物理學知識和制造技術的基礎上對這些元器件的結構進行根本的改變，并最終能獲得具有多功能的單片集成光路。

在集成光學中，傳送信號的載波是光波，而整個系統則是通過光波導進行連接的，其系統的主要元件是光波導器件。在集成光學的這種微結構中，光的傳播模式或變換模式會發生分立化，并且表現出很明顯的光的粒子性，因此出現了許多均勻光學材料所不具有的新的物理效應，其中微腔諧振器的研究就是當中的一個例子，其不僅尺寸從幾百微米朝幾個微米的方向發展，并且形狀也經歷了微柱、微球、微環、微盤等幾個發展階段，但其中研究最多的還是微環諧振器，以其功能多樣化、結構緊湊、波長選擇性良好等優點廣泛應用于構建集成光學器件的基本波導單元。

所述微環諧振器主要由微環諧振腔和通信光纖組成，但是傳統的微環諧振器的制備,例如傳統光學刻蝕、納米模壓、溝槽填充、旋轉拋涂法、真空蒸發法反應離子刻蝕法等需要經過較為復雜的工藝過程，形成多層結構的微環諧振器，并且最后穩定性較差，生產成本也較高，這在一定的程度上阻礙了其發展了應用，與此同時因為微環諧振腔與通信光纖因失配造成的連接損耗導致從微環諧振腔到通信光纖之間傳輸光的比例即耦合效率也一直很難得到提升，許多研究者提出采用側面研磨的普通光纖作為與微環諧振腔之間的光耦合的輸入/輸出直波導,來降低與通信光纖的熔接困難，但是普通光纖與構成微環諧振腔的結構、材料間存在較大的差異,致使得到的耦合效率也會很低,難以實現良好的諧振效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種光纖微環諧振器的制作方法及裝置，其制作過程簡單并且能夠得到精度更高、耦合效率更高、并且可以進行大量生產的微環諧振器。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：一種光纖微環諧振器的制作方法，具體包括：

A1、在一段光纖的端面鍍一層波導材料薄膜；

A2、采用激光在光纖端面的鍍膜層形成一個微環；

A3、采用光纖熔融拉錐機將另一段光纖進行熔融拉錐；

A4、將帶有微環的一段光纖接近熔融拉錐后的光纖，通過調節兩段光纖之間的距離形成一個微環諧振器。

進一步的，所述波導材料薄膜的折射率比所述光纖的折射率大。

更進一步的，所述波導材料薄膜為氮化硅。

進一步的，所述步驟A1中在光纖端面的波導材料薄膜的厚度為2um～3um。

進一步的，所述步驟A2的具體實現方法為：采用深紫外激光器對所述光纖端面的鍍膜層進行曝光，首先利用帶有環狀結構的掩膜板對激光器的光束進行調整，所述環狀結構在掩膜版的不透光部分；采用調整過后的激光束對光纖端面的鍍膜層進行曝光加工，得到與所述掩膜版上的環狀結構一致但大小成一定比例縮小的微環。

更進一步的，所述微環為圓形、橢圓形或者跑道型。

進一步的，所述步驟A3中熔融拉錐后的光纖直徑為2um～3um。

進一步的，所述步驟A4的具體實現方法為：將帶有微環的光纖垂直固定在一個超高精密電控位移臺上，然后再用熔融拉錐后的光纖水平固定在另一個超高精密電控位移臺上，使拉錐后的光纖與微環所在光纖處于一個水平面上，通過調節兩個超高精密電控位移臺來控制兩者之間的距離，當兩者之間的距離小于0.2um時，即可形成一個微環諧振器。

本發明解決技術問題還提供了一種光纖微環諧振器的制作裝置，其包括光纖鍍膜單元、激光器單元、熔融拉錐單元以及位移調節控制單元；所述光纖鍍膜單元用于對一段光纖的端面進行鍍膜加工；所述激光器單元用于對光纖鍍膜單元鍍膜完成后的一段光纖的鍍膜層進行激光曝光，得到包含微環的光纖；所述熔融拉錐單元用于對另一段光纖進行熔融拉錐；所述位移調節控制單元用于固定包含微環的光纖以及熔融拉錐后的光纖，并且對包含微環的光纖以及熔融拉錐后的光纖之間的距離進行調節。