[发明专利]基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤环形谐振器，尤其涉及一种基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器。本发明也涉及一种光纤环形谐振器的制作方法。

背景技术

光纤环形谐振器是一种重要的光学元件，广泛应用于光纤通信和光纤传感领域。传统的光纤环形谐振器是将光纤耦合器的两个直通臂熔接在一起形成环形谐振腔，这种环形谐振器的尺寸较大，很难获得较大自由光谱宽度（FSR）的输出光谱。为了获得小尺寸、大FSR的光纤环形谐振器，常见的方法是利用直径为几百纳米到几微米的微光纤制作小尺寸的微光纤环形谐振腔，利用这种方法可以得到直径为几十微米的环形谐振腔。但是这种方法的制作过程复杂，需要对光纤微环进行固定，稳定性差，而且机械强度低。另一种基于双芯光纤的微环形谐振器（中国发明专利，申请号201210594529.1），利用激光微加工技术，通过在双芯光纤的两个纤芯之间的包层上制作微腔，构造光纤微环形谐振器。这种方法提高了系统的稳定性，但是对微腔的位置和尺寸要求高，需要精确控制微腔与光纤芯之间的包层厚度，制作难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、稳定性高的基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器。本发明的目的还在于提供一种操作简单，能得到高稳定性光纤环形谐振器的基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器包括输入单模光纤、空心内壁波导光纤和输出单模光纤，空心内壁波导光纤的两端分别与输入单模光纤和输出单模光纤错轴熔接且光纤轴错开的距离等于空心内壁导波光纤环形芯的外半径与单模光纤纤芯的半径的差值，输入单模光纤和输出单模光纤的轴心在同一条直线上。

所述空心内壁波导光纤包括空气孔、环形芯和包层，空气孔位于空心内壁波导光纤的轴心，环形芯和包层与空气孔同轴，所述空气孔直径范围为40μm-70μm，环形芯的壁厚为2μm-4μm，包层直径为125μm。

所述的空心内壁波导光纤的长度等于空气孔的直径。

本发明的基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器的制作方法为：

1）利用光纤熔接机将一根单模光纤与一根空心内壁波导光纤错轴熔接，轴心错开距离为空心内壁导波光纤环形芯的外半径与单模光纤纤芯的半径的差值，控制熔接参数使空心内壁波导光纤的空气孔不塌缩；

2）将一端熔接了单模光纤的空心内壁导波光纤切割至需要长度；

3）将切割好的空心内壁波导光纤与另一根单模光纤错芯熔接并使空气孔不产生塌缩，其中轴心错开距离与第一个熔接点的错开距离相同，且两根单模光纤的轴心在同一条直线上；

4）将两端熔接好单模光纤的空心内壁波导光纤置于光纤熔接机的两个电极中间，选择合适的放电电流和放电时间，使空心内壁波导光纤的空气孔塌缩成球形。

本发明的有益效果在于：将微环形谐振腔集成在一根光纤内部，制作简单、结构紧凑、体积小、稳定性高。

附图说明

图1是本发明实施例中的基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器的结构示意图。

图2是一种空心内壁波导光纤的端面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图举例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

结合图1和图2，本发明的一种基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器，包括输入单模光纤1、空心内壁波导光纤2和输出单模光纤3；空心内壁波导光纤2包括位于光纤轴心的空气孔21、与空气孔同轴的环形芯22和包层23；空心内壁波导光纤2的两端分别与输入单模光纤1和输出单模光纤3错轴熔接，光纤轴偏移的距离等于空心内壁导波光纤环形芯的外半径与单模光纤纤芯的半径的差值；输入单模光纤1和输出单模光纤3的轴心在同一条直线上。

本实施例的基于空心内壁波导光纤的微环形谐振器的制作步骤为：1）利用光纤熔接机将输入单模光纤1与空心内壁波导光纤2错轴熔接，轴心错开距离为空心内壁导波光纤环形芯的外半径与单模光纤纤芯的半径的差值，控制熔接参数使空心内壁波导光纤的空气孔不塌缩；2）将一端熔接了输入单模光纤1的空心内壁导波光纤2切割至需要长度；3）将切割好的空心内壁波导光纤2与输出单模光纤3错芯熔接并使空气孔不产生塌缩，其中轴心错开距离与第一个熔接点的错开距离相同，且两根单模光纤的轴心在同一条直线上；4）将两端熔接好单模光纤的空心内壁波导光纤2置于光纤熔接机的两个电极中间，选择合适的放电电流和放电时间，使空心内壁波导光纤的空气孔在表面张力的作用下塌缩成球形。

本发明的工作原理如下：

宽谱光经过输入单模光纤1进入空心内壁波导光纤2的环形芯22，其中一部分光从环形芯22耦合入塌缩后的球形空气孔23，波长满足谐振条件的光在环形芯22中形成谐振后耦合入输出单模光纤2的纤芯，从而形成光纤内的微环形谐振器。