申请/专利权人：中国计量大学

申请日：2017-10-12

公开（公告）日：2024-01-30

公开（公告）号：CN107544115B

主分类号：G02B6/293

分类号：G02B6/293;G02B6/255;G01K11/32

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.30#授权;2018.01.30#实质审查的生效;2018.01.05#公开

摘要：本发明提供了一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器，回音壁结构，光谱分析仪。其中回音壁结构由单模光纤，无芯光纤，紫外胶，微球构成，其特征在于：单模光纤与无芯光纤的一端相熔接，再利用熔接机将无芯光纤另一端进行放电，以得到弧形端面，最后在无芯光纤弧形端面的适当位置粘连一颗微球，以形成回音壁结构。由环形器接收来自宽带光源的光并传输至回音壁结构，回音壁结构再将光返回至环形器，再经由环形器传输至光谱分析仪，形成回音壁模式谐振器。本发明具有结构紧凑、制造简单、品质因素高且稳定等优点，具有较高的温度灵敏度，可用于温度测量。

主权项：1.一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器，回音壁结构，光谱分析仪，其连接方式为：环形器输入端连接宽带光源，环形器反馈端连接光谱分析仪，环形器输出端连接回音壁结构，其特征在于：所述的回音壁结构，由单模光纤，无芯光纤，紫外胶，微球构成，单模光纤与无芯光纤的一端相熔接，再利用熔接机将无芯光纤另一端进行放电，以得到弧形端面，最后在无芯光纤弧形端面的适当位置粘连一颗微球，以形成回音壁结构；所述的单模光纤的纤芯直径和光纤直径分别为8μm和125μm，所述的无芯光纤直径和折射率分别为125μm和1.4446；所述的微球的材料和折射率分别为钛酸钡和1.9。

全文数据：一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器技术领域[0001]本发明提供了一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器，属于光纤器件技术领域。背景技术[0002]当光通过全内反射沿着腔的边缘行进时，如果腔周围的光路是波长的整数倍，则可以形成驻波。这种驻波模式通常被称为回音壁模式，形成的腔被称为回音壁模式谐振腔。回音壁模式谐振腔可由不同的形状构成，如微盘，微碟，微球等。其中以微球结构激发回音壁模式应用最为广泛。回音壁模式谐振器具有的高品质因素和低模式体积两个优点，使其具有许多应用，例如高灵敏度传感器，窄带滤波器，微型激光器和调制器。[0003]目前，有许多不同的方法来激励回音壁模式，如通过棱镜，波导，侧面抛光光纤，角抛光光纤尖端和光纤锥型等。通过相位匹配棱镜内部表面的倏逝波，可将光耦合进微球中。棱镜耦合法高效灵活，但是体积较大，在实际应用中不方便。波导结构可以将光有效地親合进微球结构中，但是波导结构复杂并要求很高的制作精度。侧面抛光光纤和角抛光光纤尖端的方法已被用在激励高品质因素的微球谐振器。然而，这两种方法的光耦合效率并不高。侧面抛光的光耦合器对于约1mm的大直径的微球的耦合效率要比小直径谐振器高很多。光纤直径低于2um的锥度在这几个方法里的耦合效率最高，但是光纤锥体的结构易碎，且受环境变化影响较大。发明内容[0004]本发明针对现有技术不足，提供一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器，本发明具有结构紧凑、制造简单、品质因素高且稳定等优点，可用于温度测量且具有较高的灵敏度。[0005]本发明解决技术问题所米取的技术方案为:一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器，回音壁结构，光谱分析仪。其中回音壁结构由单模光纤，无芯光纤，紫外胶，微球构成，其特征在于:单模光纤与无芯光纤的一端相溶接，再利用培接机将无芯光纤另一端进行放电，以得到弧形端面，最后在无芯光纤弧形端面的适当位置粘连一颗微球，以形成回音壁结构。[0006]所述的单模光纤的纤芯直径和光纤直径分别为8wn和125wn，所述的无芯光纟千直径和折射率分别为125wn和1.4446。[0007]所述的微球的材料和折射率分别为钛酸钡和1.9。[0008]本发明与现有技术相比的有益效果是：1、回音壁模式谐振器选用价格低廉的普通单模光纤，无芯光纤，紫外胶，微球制备，具有成本低，制作简单的优点。[0009]2、回音壁模式谐振器尺寸微小，结构稳定性较好，具有较高的品质因素。[0010]3、回音壁模式谐振器的温度灵敏度较高，可用作温度测量。附图说明、[0011]、、为了更清楚地说明本发明实施例或技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。[0012]图1为本发明的实施应用系统示意图。[0013]图2为本发明回音壁结构示意图。[0014]图中，1.见市光源，2•环形器，3•回音壁结构，4.光谱分析仪，5•单模光纤，5a.单模光纤纤芯，5b•单模光纤包层，6•无芯光纤，7•紫外胶，8.微球。具体实施方式[0015]下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：图1所示为本发明的实施应用系统示意图，包括宽带光源丨、环形器2、回音壁结构3、光谱分析仪4。其连接方式为:环形器2有三个接口端，分别为:光源进口端，光源出口端，反馈立而。进口纟而与宽带光源1连接，出口端与连接回音壁结构3连接，反馈端和光谱分析仪4相连接。[0016]图2所示为本发明回音壁结构3的结构示意图，所述的回音壁结构3，由单模光纤5、无芯光纤6，紫外胶7，微球8构成，单模光纤5包括单模光纤纤芯5a，单模光纤包层5b。[0017]所述回音壁结构的制作方法及步骤是:第一步：用熔接机将单模光纤5和无芯光纤6的一端熔接，并对无芯光纤6另一端进行放电，使其形成一个圆弧;第二步:在无芯光纤6圆弧端面处涂抹适量紫外胶7，以粘住微球8，调整微球8的位置，以形成回音壁模式;第三步.用紫外灯固化紫外胶6,使整个结构更加稳定。^[0018]结合图1，2,介绍具体的工作原理：回音壁结构3由无芯光纤6的弧面和微球8的球面构成耦合面，由宽带光源1发出的光经环形器2到达回音壁结构3,该光束在回音壁结构3中首先由单模光纤纤芯5a传输至无芯光纤6,再由无芯光纤6和微球8接触面处沿切线耦合至微球8,在微球8表面传输一圈加一个大半圈后，光束沿接触面另一边的切线親合回无芯光纤6，最后传输回单模光纤纤芯5a，以形成回音壁模式的输出光谱。[0019]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应被理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于微球的光纤端面式回音壁谐振器，包括宽带光源，环形器音辟妹谱分析仪，其连接方式为:环形器输入端连接宽带光源，环形器反馈端连接^形器输出端连接回音壁结构，其特征在于:所述的回音壁结构，由单模光胶，微球构成，单模光纤与无芯光纤的一端相熔接，再利用熔接机将无芯光;=电，以得到弧形端面，最后在无芯光纤弧形端面的适当位置粘连—颗微球，以形成^音构。曰^口2.根据权利要求1所述的一种基于微球的光纤端面式回音壁堦振单模光纤的纤芯直径和光纤直径分别为Sum和l25wn，所述的无芯光纤^径125um和1.4446。'3.根据权利要求1所述的一种基于微球的光纤端面式回音壁堦_塊甘fifi；、士的微球的材料輸射率分别为钛酸钡和1.9。哪器，其特征为:所述的

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