[发明专利]一种双芯光纤微环谐振器的制作方法

说明书

技术领域

本发明是一种全光纤微环谐振器的制作方法，涉及光纤通信、光纤传感、光学信号处理、微波光子、光滤波器、光开关技术，具体地讲就是一种双芯光纤微环谐振器的制作方法。

背景技术

随着人类进入高度信息化的社会，光纤通信技术为大容量的信息传输提供了坚实的基础。在光纤通信系统当中，除了光源、光纤、光探测器、光放大器等关键核心器件之外，还要有光滤波器、光开关、光波分复用器、光分插复用器等器件。当今光纤通信系统发展的一个方向就是光器件的微型化、集成化和规模化。基于这一需求，微环谐振器一经提出，立刻引起了广大研究学者的极大兴趣。

微环谐振器在1969年作为滤波器件被提出，就受到了很大的关注。微环谐振器，可以作为一种通用设备用于实现通信与信号处理中的所有一般功能，比如滤波、复用/解复用、调制、开关、延时、门电路、路由、传感和放大等。小尺寸的微环有优异的特性：宽带宽、高精细度。这些特性非常有利于光纤通信系统中的应用。高的精细度意味着环中高的存储能量，而且可以通过进一步减小模场面积再次提高，并且不牺牲带宽。

制作微环谐振器可以采用不同的材料，如氧化物、半导体材料、III-V族材料、高分子材料、等离子体材料等。其中，由于半导体材料加工工艺成熟，因此，基于半导体材料的微环谐振器得到了广泛的应用。微环谐振器一般采用平面工艺制作。半导体环形波导的制作工艺一般采用化学汽相沉积法、火焰沉积法、离子交换法、分子束外延生长法等；光路微加工制作工艺一般采用光刻、电子束曝光、全息曝光、同步辐射、化学刻蚀、等离子刻蚀等。目前，采用平面工艺法已经可以制作出小于50微米的微环，在一定程度上提高了器件的集成度。但是，这种基于平面工艺制作的微环谐振器工艺方法操作复杂、成本较高、也不能灵活改变微环的大小。另外基于半导体材料的微环谐振器具有较高的损耗。此外，这种微环谐振器应用于光通信系统时，会存在和光纤的耦合困难、以及耦合效率低的问题，导致与现有光通信系统匹配性比较低。因此全光微环谐振器的设计与制作就显得非常重要。

到目前为止，人们提出了一些全光微环谐振器的制作方案。2007年，董小伟等人在《光学学报》发表文章《全光纤型微环谐振器的研制》，提出使用微细光纤来制作微环谐振器。首先使用普通单模光纤进行拉锥形成微细光纤，然后再把微细光纤缠绕成微环谐振器。但这种方法制作的微环谐振器一方面尺寸较大（微环半径500微米），不利于集成；另一方面，制作工艺粗糙，在制作工程中不能精细控制。中国发明专利《一种灵活的全光纤谐振器的制作方法》（申请号：201010559180.9）利用激光器照射的方法，通过改变双芯光纤两个纤芯之间包层的折射率，来制作微环谐振器。这种方案制作的微环谐振器，其内部光波导是直角，因此光很难通过这些直角光波导，造成损耗很大。此外，当激光器对光纤光纤照射时，很难精确控制照射时间，使得照射位置的折射率和纤芯的折射率变得完全相同。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出了一种双芯光纤微环谐振器的制作方法。使用微加工激光器在双芯光纤之间的包层上切割出不同形状，形成不同形状的微腔，该微腔和两个纤芯构成微环谐振器。

本发明的技术方案：

一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，该制作方法包括以下几个步骤：

步骤一：取一根长度为1毫米以上的双芯光纤，第一纤芯和第二纤芯之间的距离为10微米到100微米之间；

步骤二：配置一台微加工激光器，用来对双芯光纤的内包层切割；

步骤三：在双芯光纤上任意找一点为切割开始位置，根据所要求切割形状的尺寸大小，在双芯光纤上确定切割结束位置；

步骤四：使用微加工激光器在内包层切割出所需要形状的微腔。在微腔周围的内包层以及第一纤芯和第二纤芯构成环形波导，形成了一种微环谐振器，第一纤芯为微环谐振器的上通道，第二纤芯为微环谐振器的下通道。

本发明的有益效果具体如下：

本发明提出的一种双芯光纤微环谐振器的制作方法，采用微加工激光器切割的方法，可以精确控制切割的形状和尺寸大小，可以灵活制作不同微腔形状的微环谐振器。由于采用双芯光纤，因此制作的微环谐振器具有与现有光纤通信系统兼容性好的特点。本发明仅使用一段双芯光纤就可以制作微环谐振器，使用的是标准商用光通信器材，具有价格便宜、结构简单、性价比高、熔接方便的优点。

附图说明

图1 一种双芯光纤微环谐振器的制作方法示意图；

图2 图1的A-A横截面图；

图3 圆形微腔双芯光纤微环谐振器的制作方法示意图；