[发明专利]一种光学谐振腔中的模式劈裂识别系统

说明书

本发明公开一种光学谐振腔中的模式劈裂识别系统，包括：激光器，光纤分束器，第一双锥形光纤，第二双锥形光纤，光学谐振腔，可调谐光纤衰减器，光纤相移器，光纤合束器，探测显示装置；光纤分束器位于激光输出束的光路上，将激光输出束分成第一路分光和第二路分光；第一路分光通过第一双锥形光纤部分耦合至谐振腔后又部分耦出,与直接沿第一双锥形光纤传输的光一同输出至探测显示装置，被光学谐振腔表面散射的部分光沿与入射光反方向传输，并耦合至第二双锥形光纤；第二路分光通过可调谐光纤衰减器和光纤相移器后与第二双锥形光纤中传输的光一同输出至光纤合束器后输出至探测显示装置。本发明模式劈裂识别系统可提高模式劈裂现象的波谱分辨能力。

技术领域

本发明涉及微纳光学器件领域，特别涉及一种基于干涉效应的光学谐振腔中的模式劈裂识别系统。

背景技术

光学谐振腔，例如，回音壁模式光学谐振腔是一种由高折射率材料构成的、具有圆形结构的谐振腔。光波沿谐振腔内表面通过连续的全反射传播，当沿圆周光程为波长整数倍时产生干涉增强。这种谐振腔模式体积小和品质因数高的特点可以增强腔内光与物质相互作用，是一种高灵敏度传感元件。谐振腔内沿正反两个方向传播的模式处于简并状态，谐振波长与模式分布均相同。当模式分布处谐振腔存在不均匀的折射率分布时(可以是表面缺陷或者纳米尺度粒子散射体)，这两个模式简并解除，在谐振腔耦合系统的透过谱或者背散射谱中表现为模式劈裂现象，即一个洛伦兹线型的谐振峰变为两个洛伦兹线型的谐振峰。这种现象是回音壁模式光学谐振腔内普遍存在的现象，模式劈裂的大小与折射率不均匀分布程度相关，因此这种现象被用于纳米粒子传感，在生化检测领域中具有重要意义。但是通过谱线识别模式劈裂现象的方法受限于谐振模式的品质因数。由于品质因数低的模式的光谱响应对应宽的线宽，当模式劈裂较小时两个模式透过谱响应重叠在一起而无法识别。

发明内容

本发明旨在克服光学谐振腔中模式劈裂较小时两个模式透过谱响应重叠在一起无法识别的缺陷，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种光学谐振腔中的模式劈裂识别系统，所述光学谐振腔中的模式劈裂识别系统包括：激光器，光纤分束器，第一双锥形光纤，第二双锥形光纤，光学谐振腔，可调谐光纤衰减器，光纤相移器，光纤合束器，以及探测显示装置；

所述激光器，用于产生处于激光频率上的激光输出束；

所述光纤分束器，位于所述激光输出束的光路上，并将所述激光输出束分成第一路分光和第二路分光；

所述第一路分光通过所述第一双锥形光纤与所述光学谐振腔耦合，所述第一双锥形光纤的束腰区域与所述光学谐振腔的表面接触，从所述光学谐振腔中耦合出来的光与直接沿所述第一双锥形光纤传输的光一同输出至所述探测显示装置，被所述光学谐振腔表面散射的部分光沿与入射光反方向传输，并耦合至所述第二双锥形光纤；

所述第二路分光通过所述可调谐光纤衰减器和所述光纤相移器后与所述第二双锥形光纤中传输的光一同输出至光纤合束器后输出至所述探测显示装置。

进一步的，所述探测显示装置包括：探测器以及显示装置；

所述探测器，用于探测输入至所述探测显示装置的光的光信号，并将所述光信号转换为电信号；所述显示装置，用于接收所述电信号并进行显示。

优选地，所述光信号为光的透过谱和背散射谱。

进一步的，所述探测器包括第一探测器和第二探测器；

所述第一探测器，与所述第一双锥形光纤耦合；

所述第二探测器，与所述第二双锥形光纤耦合。

优选地，所述光学谐振腔为回音壁模式光学谐振腔。

优选地，所述电信号为电压信号。

优选地，所述显示装置为示波器。