[發(fā)明專(zhuān)利]一種光纖回音壁諧振器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011296787.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112285838A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈健;高海濤;張樹(shù)斌;李朝陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 海南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/26
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/26;G02B6/34
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 薛嬌

本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖回音壁諧振器，包括腔體結(jié)構(gòu)、耦入光纖和耦出光纖；其中，腔體結(jié)構(gòu)為腔壁折射率大于空氣折射率且腔壁可透光的球形空腔結(jié)構(gòu)；耦入光纖和腔體結(jié)構(gòu)外表面貼合連接的端面為楔形斜端面，且楔形斜端面的纖芯部位和腔體結(jié)構(gòu)貼合連接；耦入光纖用于通過(guò)背離腔體結(jié)構(gòu)的一端輸入的光波，并通過(guò)楔形斜端面耦入腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)；腔體結(jié)構(gòu)用于將耦入的光波形成共振駐波并通過(guò)耦出光纖輸出。本申請(qǐng)中所提供的光纖回音壁諧振器采用端面為楔形斜端面的耦入光纖將光線耦入腔體結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易破損、占用空間小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，保證了光纖向腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)耦入光線的耦合效率，提升回音壁諧振腔的整體性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及回音壁諧振器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖回音壁諧振器。

背景技術(shù)

由于電磁波在從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，因此在具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的幾何結(jié)構(gòu)的腔體中，當(dāng)光沿腔體邊緣通過(guò)全反射傳播時(shí)，當(dāng)腔體周?chē)墓饴肥遣ㄩL(zhǎng)的整數(shù)倍，會(huì)產(chǎn)生干涉加強(qiáng)現(xiàn)象即共振現(xiàn)象形成駐波，這種駐波模式稱(chēng)之為回音壁模式，用來(lái)約束光場(chǎng)形成駐波的幾何結(jié)構(gòu)的腔體即被稱(chēng)為回音壁諧振腔。回音壁諧振腔具有很高的品質(zhì)因子和較小的體積，能極大地增強(qiáng)腔體內(nèi)光場(chǎng)與物質(zhì)相互作用，因此回音壁諧振腔具有極高的傳感靈敏度，廣泛應(yīng)用于各種傳感檢測(cè)中。常見(jiàn)的回音壁諧振腔包含微球腔、微泡腔、微盤(pán)腔和微芯圓環(huán)腔等。

由于回音壁諧振腔是基于全反射原理實(shí)現(xiàn)光波傳輸，腔體內(nèi)行波波矢大于自由空間波矢，由于動(dòng)量失配，自由空間的光很難耦合到回音壁諧振腔內(nèi)，通常需要采用近場(chǎng)耦合，較為常用的是利用動(dòng)量匹配的倏逝場(chǎng)進(jìn)行耦合，可以達(dá)到極高的耦合效率。

目前，實(shí)現(xiàn)回音壁諧振腔的近場(chǎng)耦合的耦合器件有光纖錐、棱鏡、基座波導(dǎo)耦合等。光線錐耦合的耦合效率高但是結(jié)構(gòu)易碎且不易穩(wěn)定制備，棱鏡耦合高效且便捷但其體積限制了在實(shí)際中的應(yīng)用，基座波導(dǎo)耦合可以將光有效地耦合進(jìn)微球結(jié)構(gòu)中，但是基座波導(dǎo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并要求很高的制作精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種光纖回音壁諧振器，在保證了腔體結(jié)構(gòu)中光線耦合效率的基礎(chǔ)上，提高回音壁諧振器的整體性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種光纖回音壁諧振器，包括腔體結(jié)構(gòu)、耦入光纖和耦出光纖；

其中，所述腔體結(jié)構(gòu)為腔壁的折射率大于空氣介質(zhì)折射率且所述腔壁可透光的球形空腔結(jié)構(gòu)；所述耦入光纖的一端端面為楔形斜端面，所述腔體結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述耦入光纖具有所述楔形斜端面的一端；所述耦入光纖用于將通過(guò)背離所述腔體結(jié)構(gòu)的一端輸入的光波通過(guò)所述楔形斜端面耦入所述腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述腔體結(jié)構(gòu)用于將耦入的光波形成共振光波并通過(guò)所述耦出光纖輸出。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述耦出光纖和所述腔體結(jié)構(gòu)外表面貼合連接的端面為楔形斜端面。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述耦出光纖和所述耦入光纖為同一光纖。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述耦入光纖的楔形斜端面和所述耦入光纖的長(zhǎng)度方向夾角不大于15度；所述耦出光纖的楔形斜端面和所述耦出光纖的長(zhǎng)度方向夾角不大于15度。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述耦入光纖的楔形斜端面和所述耦入光纖的長(zhǎng)度方向夾角為10度至15度；所述耦出光纖的楔形斜端面和所述耦出光纖的長(zhǎng)度方向夾角為10度至15度。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述耦出光柵和所述耦入光柵與所述腔體結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)位于所述腔體結(jié)構(gòu)的同一直徑上。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述腔體結(jié)構(gòu)為玻璃腔體結(jié)構(gòu)。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述腔體結(jié)構(gòu)為對(duì)毛細(xì)玻璃管進(jìn)行放電軟化后，加壓膨脹形成的球形空腔結(jié)構(gòu)。

在本申請(qǐng)的另一可選地實(shí)施例中，所述腔體結(jié)構(gòu)的腔壁厚度為1微米到3微米。