[发明专利]一种基于自由曲面透镜耦合的空芯光子晶体光纤谐振陀螺

权利要求书

1.一种基于自由曲面透镜耦合的空芯光子晶体光纤谐振陀螺，其特征在于：包括窄线宽激光光源（1）、第一保偏光纤（2）、相位调制器（3）、Y波导（4）、环形器（5）、光电探测器（6）、第二保偏光纤（7）、自由曲面透镜耦合器（9）、硅片（12）、空芯光纤环（11）和偏振分束棱镜（13）；

窄线宽激光光源（1）依次经第一保偏光纤（2）和相位调制器（3）后与Y波导（4）的合束端相连，环形器（5）包括逆时针环形器和顺时针环形器，Y波导（4）两个分支中的其中一个分支与逆时针环形器的第一端口相连，逆时针环形器的第二端口与一个第二保偏光纤（7）的一端相连，逆时针环形器的第三端口通过第三保偏光纤与一个光电探测器（6）相连；

Y波导（4）两个分支中的另一个分支与顺时针环形器的第一端口相连，顺时针环形器的第二端口与另一个第二保偏光纤（7）的一端相连，顺时针环形器的第三端口通过第三保偏光纤与另一个光电探测器（6）相连；

空芯光纤环（11）卷绕呈环状布置，且空芯光纤环（11）卷绕后的两端向硅片（12）的一侧延伸布置在硅片（12）上；

两个第二保偏光纤（7）的另一端、自由曲面透镜耦合器（9）、偏振分束棱镜（13）和空芯光纤环（11）的两端均固定安装在硅片（12）上，自由曲面透镜耦合器（9）一侧的硅片（12）设置有两个第二保偏光纤（7）的另一端，自由曲面透镜耦合器（9）另一侧的硅片（12）设置有空芯光纤环（11）的两端，空芯光纤环（11）的两端分别与自由曲面透镜耦合器（9）之间设置有一个偏振分束棱镜（13），偏振分束棱镜（13）放置在硅片（12）上；

所述自由曲面透镜耦合器（9）靠近空芯光纤环（11）的两端的侧面为第二表面（10），第二表面（10）镀有反射膜第二表面（10）为椭球面，空芯光纤环（11）的两端分别处于椭球的两个焦点，空芯光纤环（11）两端的延长线的交点与椭球面的中心重合；

所述自由曲面透镜耦合器（9）的顶面为第一表面（8），第一表面（8）镀有增透膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面透镜耦合的空芯光子晶体光纤谐振陀螺，其特征在于：所述窄线宽激光光源（1）出射的光经第一保偏光纤（2）后再经相位调制器（3）调制后到达Y波导（4），Y波导（4）将光分为两束等光强的光，两束光分别经过两个环形器（5）后从对应的第二保偏光纤（7）出射后透过自由曲面透镜耦合器（9）和偏振分束棱镜（13）耦合后进入空芯光纤环（11）；

空芯光纤环（11）内的一部分光在自由曲面透镜耦合器（9）反射后在空芯光纤环（11）的环内发生谐振，空芯光纤环（11）内的另一部分光透过自由曲面透镜耦合器（9）后返回到第二保偏光纤（7）经对应的环形器（5）后到达对应的光电探测器（6）。

3.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面透镜耦合的空芯光子晶体光纤谐振陀螺，其特征在于：

所述逆时针环形器的第一端口、第二端口、第三端口沿着逆时针环形器内部的环形传输方向依次布置，逆时针环形器的第三端口设置在逆时针环形器远离顺时针环形器的一侧；

顺时针环形器的第一端口、第二端口、第三端口沿着顺时针环形器内部的环形传输方向依次布置，顺时针环形器的第三端口设置在顺时针环形器远离逆时针环形器的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面透镜耦合的空芯光子晶体光纤谐振陀螺，其特征在于：所述硅片（12）上刻蚀出两个第二保偏光纤（7）的端部、两个偏振分束棱镜（13）、空芯光纤环（11）的两个端部和自由曲面透镜耦合器（9）的槽位。

5.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面透镜耦合的空芯光子晶体光纤谐振陀螺，其特征在于：所述硅片（12）及设置在硅片（12）上的部件对称布置。

6.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面透镜耦合的空芯光子晶体光纤谐振陀螺，其特征在于：所述自由曲面透镜耦合器（9）的尺寸为几毫米量级或者更小量级。