[发明专利]一种基于光纤腐蚀的微盘谐振腔及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤及激光技术领域，特别是涉及一种基于光纤腐蚀的微盘谐振腔及其制作方法。

背景技术

微盘谐振腔是一种回音壁模（Whispering Gallery Mode, WGM）谐振腔，具有许多非常重要的应用，例如生物传感、拉曼激光器、激光反射器以及最近刚刚引起关注的光频梳。作为一种平面微谐振腔，微盘谐振腔不仅具有超高的Q值（），而且可以很好的抑制高阶方位角模式，这一特性非常适合用作窄线宽激光器及单频激光器的模式选择。要得到超高的Q值，微盘谐振腔必须同时具备低表面粗糙度、低吸收率以及最优化的尺寸。回音壁模谐振腔发现后的近20年，大量研究主要集中在半导体基底刻蚀微盘谐振腔，这对材料选择及刻蚀技术都提出很高的要求。2006年有学者利用纯石英材料成功得到了Q值为的微盘谐振腔，扩宽了微盘谐振腔的适用材料。到2013年，有文章报道利用飞秒激光微加工技术加之电极放电得到Q值为的微盘谐振腔，但是该种方法加工成本较高，同样需要较高的加工要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加工成本低的基于光纤腐蚀的微盘谐振腔及其制作方法，它可以实现光学频梳，还可以用于窄线宽激光器及单频激光器的模式选择。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

一种基于光纤腐蚀的微盘谐振腔，其特征在于由微盘1和光纤支柱2组成，微盘1为厚度15-25微米带完整内包层的圆盘体，支柱2由带涂覆层的底座和内包层腐蚀成腰形的支撑杆组成，微盘1通过光纤支柱2得以支撑.

本发明所述的支撑杆的纵剖面呈抛物线形状，支撑杆上端与微盘一体，下端与底座一体，光纤贯穿微盘、支撑杆和底座并与微盘、支撑杆和底座的轴线相重合。

所述微盘直径为80μm-600μm。

所述微盘材质可以是石英玻璃，可以是锗酸盐玻璃，也可以是磷酸盐玻璃。

所述光纤支柱可以是石英玻璃光纤，可以是锗酸盐玻璃光纤，也可以是磷酸盐玻璃光纤。

一种基于光纤腐蚀的微盘谐振腔的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、取一段光纤，去除光纤末端一段涂覆层，并将光纤末端端面切平，末端留有100-1000微米去除掉涂覆层的光纤；

步骤二、对光纤末端面及末端部100-1000微米的光纤内包层重新涂覆保护层，其末端中间200-400微米的光纤内包层不涂覆保护层；

步骤三、将光纤末端垂直静置于浓度为氢氟酸溶液中，氢氟酸溶液的液面不超过保护层，氢氟酸溶液与内包层进行化学反应从而对内包层进行腐蚀，同时氢氟酸溶液会沿着内包层与保护层的交界处渗入保护层，并与保有护层内的内包层进行化学反应从而对其进行腐蚀，腐蚀时间约3-10小时，利用光纤径向腐蚀速度差，使内包层腐蚀成抛物线形状；

步骤四、将光纤从氢氟酸溶液中取出，用去离子水冲洗，冲洗时间为一分钟，再置于1mol/L 的碳酸钠溶液中浸泡一分钟，然后再用去离子水超声清洗，冲洗时间为一到两分钟，再用无水乙醇浸泡48小时后再经超声清洗，即可以去除保护层；

步骤五、沿光纤轴线向光纤末端方向保留15-25微米未被腐蚀的光纤并垂直切割，去除光纤末端部分并确保端面切割垂直角度为0度，即得到微盘谐振腔；

步骤六、沿光纤轴向光纤前端方向保留1-2厘米带涂覆层光纤并垂直切割，即得到微盘谐振腔底座。

本发明可以采用电极对微盘谐振腔放电，放电电压及放电时间随微盘直径不同而不同，通过放电可使被腐蚀部分表面平整，可提高微盘谐振腔品质因子。

本发明中的微盘谐振腔位于光纤末端，是在与光纤末端一定距离处用氢氟酸溶液对包层进行腐蚀处理得到，光纤末端为未受任何处理的内包层构成圆形微盘的边缘，微盘材质与光纤相同，微盘边缘光滑可构成具有较高品质因子的谐振腔，有益效果一是利用成本低的氢氟酸溶液腐蚀来制作微盘谐振腔，因此工艺步骤简单，设备投资低；二是微盘谐振腔其材料与光纤相同，可以用于窄线宽及单频光纤激光器的模式选择。

附图说明

图1本发明的一种结构示意图。

图2本发明的实施例步骤一的示意图。

图3本发明的实施例步骤二的示意图。

图4本发明的实施例步骤三的示意图。

图5本发明的实施例步骤四的示意图。

图6本发明的实施例步骤五的示意图。

图7本发明的实施例步骤六的示意图。