CN103308982A - 一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法 - Google Patents

一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，主要步骤有：制作石英微光纤和聚合物微光纤；对聚合物微光纤打结形成一个环形结；将石英微光纤的自由端搭接在聚合物微光纤上，使得两者在范德瓦尔分子力和静电力的作用下紧贴在一起；用锥形光纤探针将聚合物微光纤上的环形结拨到石英微光纤上；用锥形光纤探针将聚合物微光纤与石英微光纤的搭接处挑开，使得石英微光纤与聚合物微光纤相分离，即得到微光纤环形结光学谐振腔。该方法不需要在显微镜下制作环形结，减小了制作难度；非常适用于长度较短的微纳光纤制作环形结光学谐振腔；对于多环串联、多环并联和串并联混合的微光纤环形结光学谐振腔，也能够简便制作完成。

Description

一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法
技术领域
本发明涉及一种制作微光纤环形结光学谐振腔的新方法。
背景技术
微光纤环形结光学谐振腔因具有高的品质因数（Q值）和可控的自由光谱范围（FSR），被广泛应用于光滤波器、光传感器、色散补偿器和光延迟线等方面。目前，制作微光纤环形结光学谐振腔的方法主要有两种：1、中国发明专利CN1819376A公开了一种微光纤环形结光学谐振腔的制作方法，它是用高温拉伸法拉伸普通单模光纤，制备出1-5μm的石英微光纤；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；利用微调整架逐渐拉紧悬空端，改变环形结的直径至需要的范围。这种方法的缺点是需要在显微镜下制作环形结，给操作带来了不便；另外，借助两根锥形光纤探针操纵微光纤，稍有不慎用力过度就会使微光纤断开，因此制作成功率较低。2、利用火焰加热拉锥的方法，从单模光纤拉制石英微光纤后，直接利用两端都带有拉锥区的石英微光纤制作环形结光学谐振腔。这种方法的优点是不需要利用耦合的方法把光从结型腔中导出，减小了光的损耗，可以制作出高精细度的微光纤环形结光学谐振腔。这种方法的缺点是两拉锥区间的微光纤需要很长（目前，利用高温拉伸的方法，不易拉制出很长且直径均匀的微光纤），否则在制作过程中微光纤因弯曲易断。
发明内容
本发明提供了一种新的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，特别适用于拉制较短的微光纤制作环形结光学谐振腔，能有效克服背景技术所述两种方法所存在的缺点。
为实现以上发明目的，本发明提供以下技术方案。
一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，即：制作石英微光纤和聚合物微光纤；对聚合物微光纤打结形成一个环形结；将石英微光纤的自由端搭接在聚合物微光纤上，使得两者在范德瓦尔分子力和静电力的作用下紧贴在一起；用锥形光纤探针将聚合物微光纤上的环形结拨到石英微光纤上；用锥形光纤探针轻拨聚合物微光纤与石英微光纤的搭接处，使得石英微光纤与聚合物微光纤相分离，即得到微光纤环形结光学谐振腔。
基于上述基本技术方案，本发明还作如下优化限定和改进：
将环形结拨到石英微光纤上以后，利用锥形光纤探针调整环形结位置，同时轻拉聚合物微光纤以减小环形结从而调整至需要的直径。
采用单模光纤拉制出直径为1-5μm的所述石英微光纤（此时石英微光纤的两端均形成有拉锥区），并将石英微光纤与某一端的拉锥区连接处附近截断形成石英微光纤自由端。
上述的微光纤环形结光学谐振腔，其直径为50μm-10mm。
对聚合物微光纤打结形成的环形结的直径在毫米量级。
上述聚合物微光纤的直径为10-50μm，长度在10cm以上。
基于相同的制作原理，本发明还提供了另一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，即：制作石英微光纤和聚合物微光纤，将石英微光纤的自由端搭接在聚合物微光纤上，使得两者在范德瓦尔分子力和静电力的作用下紧贴在一起，用聚合物微光纤做牵引，徒手在石英微光纤上打结形成一个环形结；利用锥形光纤探针调整环形结位置，同时慢慢地拉聚合物微光纤以减小环形结的直径到需要的直径。
进一步的优化限定和改进可参照前述第一种方法，例如：
微光纤环形结光学谐振腔，其直径为50μm-10mm。
对聚合物微光纤打结形成的环形结的直径在毫米量级。
聚合物微光纤的直径为10-50μm，长度在10cm以上。
本发明的优点是：
1]利用了聚合物微光纤柔韧性好、易于制作（常用的聚合物很容易拉制出较长的聚合物微光纤）的特点，不需要在显微镜下制作环形结，大大降低了制作微光纤环形结光学谐振腔的难度。
2]非常适用于长度较短的微纳光纤制作环形结光学谐振腔。
3]对于多环串联、多环并联和串并联混合的微光纤环形结光学谐振腔，也能够简便制作完成。
附图说明
图1是利用聚合物微光纤制作微光纤环形结光学谐振腔示意图。图中（1）、（2）、（3）和（4）为制作步骤：（1）是把打好环形结的聚合物微光纤的一端搭在石英微光纤的自由端；（2）是利用锥形光纤探针把环形结拨到石英微光纤上；（3）是利用锥形光纤探针把聚合物微光纤与石英微光纤分离；（4）是把用于收集光信息的锥形微光纤搭在结型谐振腔的另一端。
图2是图1中微光纤环形结6的结型区域A的放大图。
图3是制作的单环微光纤环形结光学谐振腔的透射光谱。
图4是制作的双环并联微光纤环形结光学谐振腔示意图。
图5是制作的双环并联微光纤环形结光学谐振腔的透射光谱。
图6是制作的双环串联微光纤环形结光学谐振腔示意图。
图7是制作的双环串联微光纤环形结光学谐振腔的透射光谱。
图中：1、聚合物微光纤，2、聚合物微光纤环形结，3、石英微光纤，4、单模光纤，5、锥形光纤探针，6、微光纤环形结光学谐振腔，7、从单模光纤拉制的微光纤。
具体实施方式
如图1所示，本发明的具体制备过程如下：
1]利用高温拉伸的方法，从单模光纤4拉制微光纤3，其直径在1-5μm。在石英微光纤与某一端的锥形区连接处附近截断形成微光纤自由端。
2]利用聚合物熔融法拉制聚合物微光纤1，其直径在10-50μm范围，截取一段长约15cm的聚合物微光纤。
3]对聚合物微光纤打结形成一个环形结2，其直径约为15mm。
4]把聚合物微光纤近环形结的一端与石英微光纤并排搭接在一起（二者间强的范德瓦尔分子力和静电力能使其紧紧地贴在一起）。
5]用一根锥形光纤探针5轻轻地拨聚合物微光纤上的环形结，直至环形结滚到石英微光纤上且聚合物微光纤完全脱离了结型区。
6]用一根锥形光纤探针轻轻地拨石英微光纤上的环形结，同时拉聚合物微光纤以减小环形结的直径到需要的直径。
7]用锥形光纤探针轻轻地拨聚合物微光纤与石英微光纤的连接处，使得聚合物微光纤与石英微光纤相分离。这样就制成了微光纤环形结光学谐振腔6。
8]将另一单模光纤拉制的微光纤7搭在微光纤的自由端上。
本发明还可以采用另一种制备方法，是制作石英微光纤和聚合物微光纤，将石英微光纤的自由端搭接在聚合物微光纤上，使得两者在范德瓦尔分子力和静电力的作用下紧贴在一起，用聚合物微光纤做牵引，徒手在石英微光纤上打结形成一个环形结。利用锥形光纤探针调整环形结位置，同时慢慢地拉聚合物微光纤以减小环形结的直径到需要的直径。
应用举例之一：
利用高温拉伸法，从普通单模光纤拉出直径约4μm的石英微光纤。利用聚合物（PMMA）熔融法拉制直径约40μm的聚合物微光纤。截取一段约15cm长的聚合物微光纤并制作一个直径约15mm的环形结。把环形结一端的聚合物微光纤与石英微光纤并排贴在一起，利用一根锥形光纤探针把聚合物微光纤上的环形结轻轻地拨到石英微光纤上。拉聚合物微光纤同时用锥形光纤探针滚动环形结，制得直径约330μm的石英微光纤环形结光学谐振腔。附图1是利用聚合物微光纤制作微光纤环形结光学谐振腔示意图，图中（1）、（2）、（3）和（4）为制作步骤。图2是图1中微光纤环形结6的结型区域A的放大图。图3是制作的单环微光纤环形结光学谐振腔的透射光谱。
应用举例之二：
类似应用举例之一的方法，先制作了一个直径约403μm的环形结光学谐振腔，再在聚合物微光纤上制作一个直径约为15mm的环形结。利用一根锥形光纤探针把聚合物微光纤上的环形结轻轻地拨到石英微光纤上。并把前面制得的403μm直径的环形结包含在其内部。利用锥形光纤探针拨15mm直径的环形结，同时拉聚合物微光纤减小环形结的直径到约607μm。制得了直径分别为403μm和607μm的双环并联的微光纤环形结光学谐振腔。图4是所制作的双环并联微光纤环形结光学谐振腔示意图。图5是制作的双环并联微光纤环形结光学谐振腔的透射光谱。
应用举例之三：
类似应用举例之一的方法，先制作了一个直径约为706μm的环形结光学谐振腔，再在聚合物微光纤上制作一个直径约为15mm的环形结。利用一根锥形光纤探针把聚合物微光纤上的环形结轻轻地拨到石英微光纤上。拉聚合物微光纤同时用锥形光纤探针滚动环形结，制得直径约为856μm的微光纤环形结。这样便制得了直径分别为706μm和856μm的双环串联的微光纤环形结光学谐振腔。图6是制作的双环串联微光纤环形结光学谐振腔示意图。图7是制作的双环串联微光纤环形结光学谐振腔的透射光谱。

Claims (10)

1.一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：制作石英微光纤和聚合物微光纤；对聚合物微光纤打结形成一个环形结；将石英微光纤的自由端搭接在聚合物微光纤上，使得两者在范德瓦尔分子力和静电力的作用下紧贴在一起；用锥形光纤探针将聚合物微光纤上的环形结拨到石英微光纤上；用锥形光纤探针轻拨聚合物微光纤与石英微光纤的搭接处，使得石英微光纤与聚合物微光纤相分离，即得到微光纤环形结光学谐振腔。
2.根据权利要求1所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：将环形结拨到石英微光纤上以后，利用锥形光纤探针调整环形结位置，同时轻拉聚合物微光纤以减小环形结从而调整至需要的直径。
3.根据权利要求1所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：采用单模光纤拉制出直径为1-5μm的所述石英微光纤，并将石英微光纤与某一端的拉锥区连接处附近截断形成石英微光纤自由端。
4.根据权利要求1所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：所述的微光纤环形结光学谐振腔，其直径为50μm-10mm。
5.根据权利要求1所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：对聚合物微光纤打结形成的环形结的直径在毫米量级。
6.根据权利要求1所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：所述聚合物微光纤的直径为10-50μm，长度在10cm以上。
7.一种制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：制作石英微光纤和聚合物微光纤，将石英微光纤的自由端搭接在聚合物微光纤上，使得两者在范德瓦尔分子力和静电力的作用下紧贴在一起，用聚合物微光纤做牵引，徒手在石英微光纤上打结形成一个环形结；利用锥形光纤探针调整环形结位置，同时慢慢地拉聚合物微光纤以减小环形结的直径到需要的直径。
8.根据权利要求7所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：所述的微光纤环形结光学谐振腔，其直径为50μm-10mm。
9.根据权利要求7所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：对聚合物微光纤打结形成的环形结的直径在毫米量级。
10.根据权利要求7所述的制作微光纤环形结光学谐振腔的方法，其特征在于：所述聚合物微光纤的直径为10-50μm，长度在10cm以上。
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