CN100437174C - 金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔 - Google Patents
金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔。将微光纤缠绕在金属棒上制成环形谐振腔，微光纤环上光纤接触的地方形成耦合，拉锥光纤的一端为光信号输入端，另一端为输出端。本发明的谐振腔具有很好的稳定性，易于控制和调节，可以通过调节耦合区微光纤之间的长度来调节输出，可以达到临界耦合状态，可以在溶液中使用，还可以通过给金属棒通电来调节谐振腔特性。
Description
技术领域
本发明涉及微光学元件，尤其是涉及一种金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔。
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。环形光纤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，或者将光纤打结制成环形结谐振腔。但是范德瓦尔斯力和静电力都较弱，使得直接相接触的环形谐振腔不够稳定，同时环形结谐振腔耦合相对难调。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔，利用微米直径光纤制备稳定的环形谐振腔，调节耦合长度可以控制输出达到临界耦合，而且给金属棒通电也可以调节谐振腔的谐振特性。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
将微光纤缠绕在金属棒上制成光学环形谐振腔，微光纤环光纤接触处耦合，拉锥光纤的一端为光信号输入端，拉锥光纤的另一端为输出端。
本发明具有的有益效果是：本发明的谐振腔具有很好的稳定性，易于控制和调节，可以通过调节耦合区微光纤重叠的长度来调节输出，可以达到临界耦合状态，可以在溶液中使用，还可以通过给金属棒通电来调节谐振腔特性。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是环形谐振腔在空气中的典型透射谱；
(a)是多个峰时的典型谐振谱，(b)是调节耦合长度达到临界耦合时典型的单个谐振峰。
图4是通过调节耦合长度而改变输出的情况；(a)是透射率随输入光纤与输出光纤之间角度(图2中的φ)，即相对于耦合长度变化的情况，(b)调节耦合过程中，单个峰深度的典型变化过程。
图5是金属棒通电以后，谐振峰随电流大小而移动的情况。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，本发明是将光纤拉细到微米量级并且保持不拉断，再将微光纤缠绕在金属棒3上制成光学环形谐振腔，微光纤环上光纤接触处4形成耦合，同时拉锥光纤的一端1为光信号输入端，拉锥光纤的另一端2为输出端。
所述的微光纤直径均为1～5μm。所述的环形谐振腔，其直径由金属棒直径决定。金属棒直径一般不超过2cm。所述的金属棒3为金、银或铜棒。所述的环形谐振腔是一圈或多圈结构。多圈结构的最大圈数由金属棒引入的损耗决定，一般不超过十圈。
(1)使用普通单模光纤高温拉伸法制备出直径约为2μm微光纤，在光学显微镜下将微光纤缠绕在铜棒上制备直径480μm的环形谐振腔，然后，输入可调谐激光，测量谐振特性，通过调节耦合长度达到临界耦合。图1、2是本发明的结构原理示意图；图3(a)是该环形谐振腔在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4000；图3(b)是在临界耦合情况测得的单个峰的典型透射谱，通过理论计算得到铜棒引入的损耗大概是3.62dB/mm。
(2)使用普通单模光纤高温拉伸法制备出2μm微光纤，同样的方法制备出环形谐振腔，通过调节精密旋转台，调节输出光学特性。图4为环形谐振腔的透射谱随输入光纤与输出光纤之间角度，即耦合长度变化的情况，可以看出调节耦合区长度可以有效的调节输出特性。(a)是透射率随输入光纤与输出光纤之间角度(图2中的φ)，即相对于耦合长度变化的情况，(b)调节耦合过程中，单个峰深度的典型变化过程。
(3)使用普通单模光纤高温拉伸法制备出3μm微光纤，同样的方法制备出环形谐振腔，给金属棒加上电流，改变电流大小测量输出特性的变化。附图5为环形谐振腔的透射谱移动随电流大小变化的情况。在电流比较小时，频谱移动与电流大小几乎满足线性关系，从而可以实现用小电流精确控制谐振峰位置。
本发明将微光纤缠绕在金属棒上制成金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔，具有非常好的稳定性，输出特性可调，通过调节可以达到临界耦合。同时还可以通过给金属棒通电来调节谐振特性。
Claims (5)
1、金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔，其特征在于：将微光纤缠绕在金属棒上制成环形光学谐振腔，微光纤环光纤接触处耦合，拉锥光纤的一端为光信号输入端，拉锥光纤的另一端为输出端，通过调节耦合区长度来调节输出特性，通过给金属棒通电来调节谐振特性。
2、根据权利要求1所述的金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔，其特征在于：所述的微光纤直径均为1～5μm。
3、根据权利要求1所述的金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔，其特征在于：所述的环形光学谐振腔，其直径由金属棒直径决定。
4、根据权利要求1所述的金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔，其特征在于：所述的金属棒为金、银或铜棒。
5、根据权利要求1所述的金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔，其特征在于：所述的环形光学谐振腔是一圈或多圈结构。
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