[发明专利]一种光纤微环谐振器的制作方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤集成技术领域，具体涉及一种光纤微环谐振器的制作方法及装置的设计。

背景技术

20世纪60年代初期，红宝石激光器、氦氖激光器的出现揭开了光通信发展的序幕，其后，随着激光技术的不断发展，光学同其它学科领域不断渗透和融合，形成了许多新的分支学科或边缘学科。七十年代，在微电子学和激光技术相结合的基础上，集成光学作为一门新的技术应运而生，其主要目的是将传统的大型光学系统小型化直至微型化，但是，此技术并不是简单地将组成光学系统的各个元器件按比例微缩，而是需要在高新物理学知识和制造技术的基础上对这些元器件的结构进行根本的改变，并最终能获得具有多功能的单片集成光路。

在集成光学中，传送信号的载波是光波，而整个系统则是通过光波导进行连接的，其系统的主要元件是光波导器件。在集成光学的这种微结构中，光的传播模式或变换模式会发生分立化，并且表现出很明显的光的粒子性，因此出现了许多均匀光学材料所不具有的新的物理效应，其中微腔谐振器的研究就是当中的一个例子，其不仅尺寸从几百微米朝几个微米的方向发展，并且形状也经历了微柱、微球、微环、微盘等几个发展阶段，但其中研究最多的还是微环谐振器，以其功能多样化、结构紧凑、波长选择性良好等优点广泛应用于构建集成光学器件的基本波导单元。

所述微环谐振器主要由微环谐振腔和通信光纤组成，但是传统的微环谐振器的制备,例如传统光学刻蚀、纳米模压、沟槽填充、旋转抛涂法、真空蒸发法反应离子刻蚀法等需要经过较为复杂的工艺过程，形成多层结构的微环谐振器，并且最后稳定性较差，生产成本也较高，这在一定的程度上阻碍了其发展了应用，与此同时因为微环谐振腔与通信光纤因失配造成的连接损耗导致从微环谐振腔到通信光纤之间传输光的比例即耦合效率也一直很难得到提升，许多研究者提出采用侧面研磨的普通光纤作为与微环谐振腔之间的光耦合的输入/输出直波导,来降低与通信光纤的熔接困难，但是普通光纤与构成微环谐振腔的结构、材料间存在较大的差异,致使得到的耦合效率也会很低,难以实现良好的谐振效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤微环谐振器的制作方法及装置，其制作过程简单并且能够得到精度更高、耦合效率更高、并且可以进行大量生产的微环谐振器。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种光纤微环谐振器的制作方法，具体包括：

A1、在一段光纤的端面镀一层波导材料薄膜；

A2、采用激光在光纤端面的镀膜层形成一个微环；

A3、采用光纤熔融拉锥机将另一段光纤进行熔融拉锥；

A4、将带有微环的一段光纤接近熔融拉锥后的光纤，通过调节两段光纤之间的距离形成一个微环谐振器。

进一步的，所述波导材料薄膜的折射率比所述光纤的折射率大。

更进一步的，所述波导材料薄膜为氮化硅。

进一步的，所述步骤A1中在光纤端面的波导材料薄膜的厚度为2um～3um。

进一步的，所述步骤A2的具体实现方法为：采用深紫外激光器对所述光纤端面的镀膜层进行曝光，首先利用带有环状结构的掩膜板对激光器的光束进行调整，所述环状结构在掩膜版的不透光部分；采用调整过后的激光束对光纤端面的镀膜层进行曝光加工，得到与所述掩膜版上的环状结构一致但大小成一定比例缩小的微环。

更进一步的，所述微环为圆形、椭圆形或者跑道型。

进一步的，所述步骤A3中熔融拉锥后的光纤直径为2um～3um。

进一步的，所述步骤A4的具体实现方法为：将带有微环的光纤垂直固定在一个超高精密电控位移台上，然后再用熔融拉锥后的光纤水平固定在另一个超高精密电控位移台上，使拉锥后的光纤与微环所在光纤处于一个水平面上，通过调节两个超高精密电控位移台来控制两者之间的距离，当两者之间的距离小于0.2um时，即可形成一个微环谐振器。

本发明解决技术问题还提供了一种光纤微环谐振器的制作装置，其包括光纤镀膜单元、激光器单元、熔融拉锥单元以及位移调节控制单元；所述光纤镀膜单元用于对一段光纤的端面进行镀膜加工；所述激光器单元用于对光纤镀膜单元镀膜完成后的一段光纤的镀膜层进行激光曝光，得到包含微环的光纤；所述熔融拉锥单元用于对另一段光纤进行熔融拉锥；所述位移调节控制单元用于固定包含微环的光纤以及熔融拉锥后的光纤，并且对包含微环的光纤以及熔融拉锥后的光纤之间的距离进行调节。