[发明专利]一种WGM元件制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学器件，尤其涉及基于微型谐振腔的激光光学器件。

背景技术

电介质的微型小球、平面的波导环以及圆盘形的谐振腔在光通讯以及传感器的应用方面变得越来越受人关注。其应用主要是依赖于微型谐振腔的高Q值的特性。可以通过倏逝光波将光耦合进入小球并激发其本征的模式，通常称之为回音壁模式（以下简称WGM）。由于微型谐振腔具有很高的Q值，光可以在微球内部滞留较长的时间、很窄的谱线宽以及极高的能量密度，使得这种器件可以用在光学延迟、高质量的滤波以及其他一些非线性光学的研究中。再者微腔内的模式通过倏逝波的作用可以感受到外界参量诸如温度、密度等的变化，因此也可以作为一种传感装置。以上所述，回音壁模式的谐振腔在科学研究、医学、生物学以及测量、光通信方面有着重要的应用，越来越受人关注。由于回音壁模式的谐振腔和光学器件的耦合是通过倏逝波的作用实现的，因此要想实现高的耦合效率就需要恰当的控制耦合距离。但是实际上的倏逝波的有效作用距离只是和波长相当的量级，而且倏逝波的光强和距离是呈指数关系变化的，因此对耦合距离的控制要求很高。只有实现了耦合距离的精确控制，才能为应用奠定基础。

有关耦合的实现方式主要有契角光纤耦合、棱镜耦合和锥形光纤耦合。

图1是契角光纤100耦合方式，光波B1a通过包在包层101内部的纤芯102，通过契角端面全反射的倏逝波耦合进入微型谐振腔104，形成回音壁模式C1a。

图2是棱镜106耦合方式，光波B1b通过棱镜106，通过棱镜面107的倏逝波耦合进入微型谐振腔105，形成回音壁模式C1b。

图3是锥形光纤110耦合方式，光波B1c通过包在包层109内部的纤芯108，通过拉锥区120全反射的倏逝波耦合进入微型谐振腔121，形成回音壁模式C1c。

由于微型谐振腔和耦合器件的尺寸很小，使得器件可以集成到各种光学以及电光系统中，实现产品化应用。但是这其中会涉及到组装的简单化、可重复性以及可靠性的要求。

本发明主要涉及两方面：一方面，在镀膜的时候，如果采用耦合区域全部镀膜，不仅系统的复杂性增加，而且由于界面太多会造成耦合效率的降低，本专利中使用的利用镀膜间接控制距离的方法更具有优势。另一方面，从器件可靠性的角度看，需要固定各个器件的相对位置，但是目前还没有有关如何固定器件的方案的资料介绍，本发明对此提出的方案，填充了这部分的空白。

发明内容

倏逝波的有效的作用距离在一个波长的范围内。现在光学镀膜的精度可以达到纳米的级别，完全可以满足微型谐振腔耦合距离的控制精度的要求。本发明基于光学镀膜实现了耦合距离的精确的控制。

本发明的目的在于，提供一种能够精确控制耦合距离的WGM元件制作方法。

为了实现上述目的，本发明如下技术方案：

一种WGM元件制作方法， WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式微型谐振腔的耦合器件、限制光在内部的微型谐振腔、控制耦合距离的薄膜和固定微型谐振腔的夹持装置，所述WGM元件制作方法是基于光学镀膜实现耦合距离控制，所述耦合距离控制包括如下步骤：

第一步，在玻璃基底上表面镀上一层薄膜，薄膜的厚度为耦合时所要控制的距离，将整体作为一个模具；

第二步，在所述模具薄膜上放置微型谐振腔，玻璃器件夹持所述微型谐振腔紧靠玻璃基底垂直放置，并通过夹持点将所述微型谐振腔与所述玻璃器件固定；

第三步，将通过夹持点固定的微型谐振腔和玻璃器件整体取下，紧贴耦合器件放置，再将所述玻璃器件与所述耦合器件的接触端面用黏结剂黏结即可；

所述耦合器件与所述微型谐振腔之间的空气隔层为所镀薄膜厚度，实现了耦合距离的控制。

另一种WGM元件制作方法， WGM元件包括：将光耦合进入或者耦合出回音壁模式谐振腔的耦合器件、限制光在内部的微型谐振腔、控制耦合距离的薄膜和固定微型谐振的夹持装置，所述WGM元件制作方法是基于光学镀膜实现耦合距离控制，所述耦合距离控制包括如下步骤：

第一步，在玻璃基底上表面放置谐振腔，玻璃器件夹持所述微型谐振腔紧靠玻璃基底垂直放置，通过夹持点将所述微型谐振腔与所述玻璃器件固定；

第二步，在耦合器件上面实施掩膜镀膜，薄膜的厚度为耦合时所要控制的距离； 

第三步，将通过夹持点固定的微型谐振腔和玻璃器件整体取下，紧贴耦合器件上的薄膜放置，再将所述玻璃器件与所述耦合器件上薄膜的接触端面用黏结剂黏结即可；

所述耦合器件与所述微型谐振腔之间的空气隔层为所镀薄膜厚度，实现了耦合距离的控制。