[發明專利]一種基于微球的光纖端面式回音壁諧振器

在審

• 申請號: 201710946116.8
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107544115A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 王東寧;劉靜;陳未萍
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/255;G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供了一種基于微球的光纖端面式回音壁諧振器，屬于光纖器件技術領域。

背景技術

當光通過全內反射沿著腔的邊緣行進時，如果腔周圍的光路是波長的整數倍，則可以形成駐波。這種駐波模式通常被稱為回音壁模式，形成的腔被稱為回音壁模式諧振腔。回音壁模式諧振腔可由不同的形狀構成，如微盤，微碟，微球等。其中以微球結構激發回音壁模式應用最為廣泛。回音壁模式諧振器具有的高品質因素和低模式體積兩個優點，使其具有許多應用，例如高靈敏度傳感器，窄帶濾波器，微型激光器和調制器。

目前，有許多不同的方法來激勵回音壁模式，如通過棱鏡，波導，側面拋光光纖，角拋光光纖尖端和光纖錐型等。通過相位匹配棱鏡內部表面的倏逝波，可將光耦合進微球中。棱鏡耦合法高效靈活，但是體積較大，在實際應用中不方便。波導結構可以將光有效地耦合進微球結構中，但是波導結構復雜并要求很高的制作精度。側面拋光光纖和角拋光光纖尖端的方法已被用在激勵高品質因素的微球諧振器。然而，這兩種方法的光耦合效率并不高。側面拋光的光耦合器對于約1mm的大直徑的微球的耦合效率要比小直徑諧振器高很多。光纖直徑低于2μm的錐度在這幾個方法里的耦合效率最高，但是光纖錐體的結構易碎，且受環境變化影響較大。

發明內容

本發明針對現有技術不足，提供一種基于微球的光纖端面式回音壁諧振器，本發明具有結構緊湊、制造簡單、品質因素高且穩定等優點，可用于溫度測量且具有較高的靈敏度。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：一種基于微球的光纖端面式回音壁諧振器，包括寬帶光源，環形器，回音壁結構，光譜分析儀。其中回音壁結構由單模光纖，無芯光纖，紫外膠，微球構成，其特征在于：單模光纖與無芯光纖的一端相熔接，再利用熔接機將無芯光纖另一端進行放電，以得到弧形端面，最后在無芯光纖弧形端面的適當位置粘連一顆微球，以形成回音壁結構。

所述的單模光纖的纖芯直徑和光纖直徑分別為8μm和125μm，所述的無芯光纖直徑和折射率分別為125μm和1.4446。

所述的微球的材料和折射率分別為鈦酸鋇和1.9。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

1、回音壁模式諧振器選用價格低廉的普通單模光纖，無芯光纖，紫外膠，微球制備，具有成本低，制作簡單的優點。

2、回音壁模式諧振器尺寸微小，結構穩定性較好，具有較高的品質因素。

3、回音壁模式諧振器的溫度靈敏度較高，可用作溫度測量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或技術方案，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的實施應用系統示意圖。

圖2為本發明回音壁結構示意圖。

圖中，1.寬帶光源，2.環形器，3. 回音壁結構，4.光譜分析儀，5.單模光纖，5a. 單模光纖纖芯，5b. 單模光纖包層，6.無芯光纖，7.紫外膠，8.微球。

具體實施方式

下面結合附圖及實施實例對本發明作進一步描述：

圖1所示為本發明的實施應用系統示意圖，包括寬帶光源1、環形器2、回音壁結構3、光譜分析儀4。其連接方式為：環形器2有三個接口端，分別為：光源進口端，光源出口端，反饋端。進口端與寬帶光源1連接，出口端與連接回音壁結構3連接，反饋端和光譜分析儀4相連接。

圖2所示為本發明回音壁結構3的結構示意圖，所述的回音壁結構3，由單模光纖5、無芯光纖6，紫外膠7，微球8構成，單模光纖5包括單模光纖纖芯5a，單模光纖包層5b。

所述回音壁結構的制作方法及步驟是：第一步：用熔接機將單模光纖5和無芯光纖6的一端熔接，并對無芯光纖6另一端進行放電，使其形成一個圓弧；第二步：在無芯光纖6圓弧端面處涂抹適量紫外膠7，以粘住微球8，調整微球8的位置，以形成回音壁模式；第三步：用紫外燈固化紫外膠6，使整個結構更加穩定。

結合圖1，2，介紹具體的工作原理：回音壁結構3由無芯光纖6的弧面和微球8的球面構成耦合面，由寬帶光源1發出的光經環形器2到達回音壁結構3，該光束在回音壁結構3中首先由單模光纖纖芯5a傳輸至無芯光纖6，再由無芯光纖6和微球8接觸面處沿切線耦合至微球8，在微球8表面傳輸一圈加一個大半圈后，光束沿接觸面另一邊的切線耦合回無芯光纖6 ，最后傳輸回單模光纖纖芯5a，以形成回音壁模式的輸出光譜。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應被理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。