CN100356638C - 微光纤环形结光学谐振腔 - Google Patents

微光纤环形结光学谐振腔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微光纤环形结光学谐振腔。以微光纤制成环形结谐振腔，利用微光纤的打结结构，使得光在通过相互接触的打结区域时通过倏逝波耦合相互干涉，产生谐振。环形结的一端为光信号输入端，环形结的另一端与锥形光纤的光信号输出端耦合。本发明的谐振腔具有高Q(品质因子)，目前最大的Q值已可以作到60000左右，具有良好的稳定性，易于控制和调节，并且可以在水溶液中和低折射率衬底上使用。

Description

微光纤环形结光学谐振腔
技术领域
本发明涉及微光学元件、系统，尤其是涉及一种微光纤环形结光学谐振腔。
背景技术
光学谐振腔在光信息处理、传感、有源器件中有广泛的用途。目前实现光学谐振腔的结构主要有F-P腔、微球谐振腔、盘型谐振腔、环形光纤谐振腔等等。近年来，随着光纤制备工艺的改进，低损耗的微纳光纤已经被制备出来，并且有望应用于微纳光子学器件，提高器件集成度。光学谐振腔就是其中一例。国际上得到微光纤光学谐振腔的方法主要是将纳米光纤通过范德瓦尔斯力和静电力直接相接触，形成环形或螺旋形谐振腔。但是范德瓦尔斯力和静电力都较弱，这些结构都不够稳定，难以在实际中应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微光纤环形结光学谐振腔，利用微米直径光纤制备高Q(品质因子)值环形结谐振腔。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：以微光纤制成环形结谐振腔，利用微光纤的打结结构，使得光在通过相互接触的打结区域时通过倏逝波耦合相互干涉，产生谐振。
环形结的一端为光信号输入端，环形结的另一端为光信号输出端，光信号输出端与锥形光纤耦合。
所述的微光纤直径为1～5μm，
所述的环形结谐振腔，其直径为50μm～10mm。
所述的环形结谐振腔为环形单结谐振腔。
锥形光纤与环形结的另一端耦合部分的直径为1～5μm。
本发明具有的有益效果是：本发明的谐振腔具有高Q(品质因子)，目前最大的Q值已可以作到60000左右，具有良好的稳定性，易于控制和调节，并且可以在水溶液中和低折射率衬底上使用。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图
图2是图1中打结部分A的放大图；
图3是396μm直径环形结谐振腔在空气中的透射谱。
图4是850μm直径的环形结谐振腔在水中的透射谱。插图显示了单个共振峰的详细特征。
图中：1、微光纤，2、锥形光纤，3、环形结谐振腔，4、光信号输入端
具体实施方式
本发明制备过程如下：
(1)首先用高温拉伸法拉制普通单模光纤，制备出1-5μm的微光纤；(2)利用两根锥形光纤探针在光学显微镜下操纵微光纤，制备出直径在毫米量级的环形结，环形结的一端和单模光纤相连，一端悬空；(3)利用微调架逐渐拉紧悬空端，改变环形结的直径至需要的范围；(4)输入宽带光源或可调谐激光，测量谐振腔的光学特性；(5)将环形结谐振腔放在不同衬底上或浸在溶液中，测量其光学特性。
应用举例之一：
使用普通单模光纤高温拉伸法制备出2.66μm微光纤，在光学显微镜下制备出396μm直径的环形结谐振腔，然后，输入可调谐激光，测量谐振特性。图1是本发明的结构原理示意图；图2是图1中打结部分A的放大图，可以看出结的形状。图3是该环形结空气中输入可调谐激光得到的透射光谱，计算所得Q值约为10000，精细度为9.2。
应用举例之二：
使用普通单模光纤高温拉伸法制备出1.73μm微光纤，制备出850μm直径的环形结谐振腔，然后将其浸入水中，输入可调谐激光，测量光学特性。附图4环形结谐振腔浸入水中后的透射光谱，可以看出在水中仍然具有很好的谐振特性，计算所得Q值为31100，精细度为13。
与普通光纤不同，微光纤由于直径很小，与传输光的波长相当，所以在传输光时有部分能量以倏逝波的形式在光纤外传输，使得光在通过相互接触的打结区域时通过倏逝波耦合相互干涉，产生谐振。
本发明将微光纤环行结谐振腔打成结的结构，与通过范德瓦尔斯力和静电力直接相接触形成的环行谐振腔相比具有非常好的稳定性，易于控制和调节，并且可以在水溶液中和低折射率衬底上使用。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种微光纤环形结光学谐振腔，其特征在于：以微光纤(1)制成环形结谐振腔(3)，利用微光纤的打结结构，使得光在通过相互接触的打结区域时通过倏逝波耦合相互干涉，产生谐振。
2、根据权利要求1所述的一种微光纤环形结光学谐振腔，其特征在于：环形结的一端为光信号输入端(4)，环形结的另一端为光信号输出端，光信号输出端与锥形光纤(2)耦合。
3、根据权利要求1所述的一种微光纤环形结光学谐振腔，其特征在于：所述的微光纤(1)直径为1～5μm。
4、根据权利要求1所述的一种微光纤环形结光学谐振腔，其特征在于：所述的环形结谐振腔(3)，其直径为50μm～10mm。
5、根据权利要求1所述的一种微光纤环形结光学谐振腔，其特征在于：所述的环形结谐振腔(3)为环形单结谐振腔。
6、根据权利要求2所述的一种微光纤环形结光学谐振腔，其特征在于：锥形光纤(2)与环形结的另一端耦合部分的直径为1～5μm。
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