一種光學諧振腔耦合系統技術方案

本發明專利技術公開了一種光學諧振腔耦合系統，包括激光器、第一光纖和光學諧振腔；第一光纖具有由光纖延伸出的錐形區以及與錐形區連接的束腰區；光學諧振腔由光學介質形成，呈中間寬兩端窄，并且光學諧振腔沿軸向半徑漸變；激光器用于產生激光，輸入第一光纖，使光依次沿錐形區、束腰區傳播；第一光纖的錐形區對應位于光學諧振腔外表面，由第一光纖的束腰區一端輸出光。本發明專利技術光學諧振腔耦合系統，可實現增強的電磁感應誘導透明線型響應，與現有方法相比，具有結構簡單、操作簡單方便的特點。

An optical resonator coupling system

The invention discloses an optical cavity coupling system, including lasers, the first optical fiber and the optical cavity; the first optical fiber has a tapered region extending from the optical fiber and is connected with the tapered region waist region; optical cavity formed by the optical medium width in the middle are narrow, and the optical cavity radius along the axial gradient; laser is used to generate the first optical fiber laser, the input, the light propagating along the tapered region in turn waist area, corresponding to the first optical fiber; the tapered region is located in the outer surface of the optical cavity, by the end of the first optical fiber output waist area. The optical resonant cavity coupling system of the invention can realize enhanced electromagnetic induction and transparent linear response, and has the advantages of simple structure and easy operation compared with the existing method.

【技術實現步驟摘要】
一種光學諧振腔耦合系統
本專利技術涉及微納光學器件
，特別是涉及一種光學諧振腔耦合系統。
技術介紹
回音壁模式光學諧振腔是一種由高折射率材料制成的、具有圓形結構的諧振腔，光波通過在諧振腔內表面連續的全反射，經過干涉而增強，形成諧振。該類光學諧振腔具有模式體積小、品質因數高的特點，使其在傳感、光信號處理等領域被廣泛應用。現有技術中，采用這種諧振腔和錐形光纖構成耦合系統，可產生Lorentz線型響應，并且，通過構建多個光纖與多個諧振腔模式構成耦合系統，或者在諧振腔內摻入增益介質，通過模式耦合相互作用，耦合系統會產生電磁感應誘導透明線型響應，這種線型響應可增強傳感靈敏度，或者對光信號進行快光或者慢光的調制作用，尤其產生增強的電磁感應誘導透明線型，可以將傳感靈敏度提高更高的數量級。但是，采用上述方法構建耦合系統，包括：1)增加諧振腔或者光波導(即光纖)的數目；2)摻入增益介質，這兩種方法在實現上均存在一定難度。對于第1)種方法，需要實現多個微納米器件間的耦合，比如現有技術中的基于光纖和微球諧振腔的耦合，或者光纖與集成諧振腔的耦合，都存在一定的制作困難；而第2)種方法需要對諧振腔進行摻雜處理，會增加工藝的復雜度，且需要在增益介質的激光閾值功率下進行。因此，設計一種結構簡單、容易操作實現的諧振腔耦合系統，能產生增強的電磁感應誘導透明線型響應，就成為本領域技術人員需要解決的技術問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種光學諧振腔耦合系統，可實現增強的電磁感應誘導透明線型響應，具有結構簡單、操作簡單方便的特點。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種光學諧振腔耦合系統，包括激光器、第一光纖和光學諧振腔；所述第一光纖具有由光纖延伸出的錐形區以及與所述錐形區連接的束腰區；所述光學諧振腔由光學介質形成，呈中間寬兩端窄，并且所述光學諧振腔沿軸向半徑漸變；所述激光器用于產生激光，輸入所述第一光纖，使光依次沿所述錐形區、所述束腰區傳播；所述第一光纖的所述錐形區對應位于所述光學諧振腔外表面，由所述第一光纖的所述束腰區一端輸出光。可選地，所述第一光纖的所述錐形區的軸向與所述光學諧振腔的軸向垂直。可選地，所述第一光纖的所述錐形區外表面到所述光學諧振腔外表面的距離小于一個入射光波長。可選地，所述第一光纖的束腰區的半徑小于所述第一光纖內傳播光的高階模式的截止半徑。可選地，所述光學諧振腔以中線軸對稱。可選地，還包括通過光纖與所述激光器連接的、用于調節光的偏振狀態的偏振控制器，所述偏振控制器的輸出端與所述第一光纖一端連接。可選地，還包括：用于接收所述第一光纖的輸出光、所述光學諧振腔的輸出光的光電探測器；與所述光電探測器連接的、用于顯示輸出波形的示波器。可選地，所述激光器為輸出窄線寬且波長可調諧的激光器。可選地，所述第一光纖的制作方法包括：將光纖中間預設長度區段的保護層去除；將所述光纖的兩端固定在光纖拉錐機上，使所述光纖的軸向與光纖拉錐機導軌的移動方向具有預設夾角，以預設速率對所述光纖拉伸預設時間。可選地，所述光學諧振腔采用光纖形成，所述光學諧振腔的制作方法包括：將光纖中間預設長度區段的保護層去除；將所述光纖固定在光纖熔接機上，將裸露的包層區段與所述光纖熔接機的電極對準；沿軸向將所述光纖的一端向內側移動預設距離，通過電極放電，對所述光纖進行熔接。由上述技術方案可知，本專利技術所提供的光學諧振腔耦合系統，包括激光器、第一光纖和光學諧振腔。其中，第一光纖具有由光纖延伸出的錐形區和與錐形區連接的束腰區，激光器產生激光，輸入第一光纖，光依次沿錐形區、束腰區傳播；第一光纖的錐形區對應位于光學諧振腔外表面，沿第一光纖傳播的光傳播到光纖錐形區時，一部分光會耦合進入光學諧振腔，另一部分光繼續沿第一光纖傳播；由光學諧振腔耦合出的光和由第一光纖傳播的光一同輸出，形成所述耦合系統的輸出光。在所述光學諧振腔內具有密集的模式譜，第一光纖中傳播的多個波導模式，同時分別與光學諧振腔內兩個諧振頻率接近的諧振模式耦合，多個波導模式通過與諧振腔內諧振光波模式的耦合會發生能量轉換，通過能量轉換，對于其中的某一波導模式的輸出可以產生增強的電磁感應誘導透明線型響應。因此，本專利技術光學諧振腔耦合系統，可實現增強的電磁感應誘導透明現象，其采用單個光學諧振腔和單個傳導光纖實現耦合，與現有技術相比，具有結構簡單、操作簡單方便的特點。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例提供的一種光學諧振腔耦合系統的示意圖；圖2為本專利技術實施例中第一光纖的示意圖；圖3為本專利技術實施例中光學諧振腔的一種示意圖；圖4為本專利技術實施例光學諧振腔耦合系統監測到的基模的透過譜；圖5為本專利技術又一實施例提供的一種光學諧振腔耦合系統的示意圖；圖6為本專利技術實施例中制備的第一光纖是示意圖；圖7為本專利技術實施例中在制備第一光纖過程中測試到的透過譜。具體實施方式為了使本
的人員更好地理解本專利技術中的技術方案，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術實施例提供的一種光學諧振腔耦合系統，包括激光器、第一光纖和光學諧振腔；所述第一光纖具有由光纖延伸出的錐形區以及與所述錐形區連接的束腰區；所述光學諧振腔由光學介質形成，呈中間寬兩端窄，并且所述光學諧振腔沿軸向半徑漸變；所述激光器用于產生激光，輸入所述第一光纖，使光依次沿所述錐形區、所述束腰區傳播；所述第一光纖的所述錐形區對應位于所述光學諧振腔外表面，由所述第一光纖的所述束腰區一端輸出光。本實施例光學諧振腔耦合系統，所述第一光纖具有由光纖延伸出的錐形區，第一光纖的錐形區對應位于光學諧振腔外表面，使第一光纖中傳播的光通過錐形區耦合進入光學諧振腔內。所述光學諧振腔由光學介質形成，其形狀呈中間寬兩端窄，并且沿其軸向半徑漸變。本光學諧振腔為一種回音壁式諧振腔，光波在其內表面進行連續的全反射，形成諧振。基于其幾何形狀，在光學諧振腔內具有密集的模式譜，不同模式之間的波長間隔較小，不同模式可以被同時激勵。由激光器產生激光，輸入第一光纖，沿第一光纖傳播，傳播到錐形區時一部分光耦合進入光學諧振腔，另一部分光則繼續沿第一光纖傳播，由光學諧振腔耦合出的光和由第一光纖傳播的光一同輸出，形成所述耦合系統的輸出光。第一光纖中傳播的多個波導模式，同時分別與光學諧振腔內的兩個諧振頻率接近的諧振模式(即指回音壁模式，簡稱WGM)耦合，多個波導模式通過與諧振腔內諧振光波模式的耦合會發生能量轉換，通過能量轉換，對于其中的某一波導模式的輸出可以產生增強的電磁感應誘導透明現象。因此，本專利技術光學諧振腔耦合系統，可實現增強的電磁感應誘導透明現象，本專利技術光學諧振腔耦合系統具有結構簡單、容易操作實現的特點。下面對本光學諧振腔耦合系統的原理做進一步詳細說明。考慮在第一光纖內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學諧振腔耦合系統，其特征在于，包括激光器、第一光纖和光學諧振腔；所述第一光纖具有由光纖延伸出的錐形區以及與所述錐形區連接的束腰區；所述光學諧振腔由光學介質形成，呈中間寬兩端窄，并且所述光學諧振腔沿軸向半徑漸變；所述激光器用于產生激光，輸入所述第一光纖，使光依次沿所述錐形區、所述束腰區傳播；所述第一光纖的所述錐形區對應位于所述光學諧振腔外表面，由所述第一光纖的所述束腰區一端輸出光。

【技術特征摘要】
1.一種光學諧振腔耦合系統，其特征在于，包括激光器、第一光纖和光學諧振腔；所述第一光纖具有由光纖延伸出的錐形區以及與所述錐形區連接的束腰區；所述光學諧振腔由光學介質形成，呈中間寬兩端窄，并且所述光學諧振腔沿軸向半徑漸變；所述激光器用于產生激光，輸入所述第一光纖，使光依次沿所述錐形區、所述束腰區傳播；所述第一光纖的所述錐形區對應位于所述光學諧振腔外表面，由所述第一光纖的所述束腰區一端輸出光。2.根據權利要求1所述的光學諧振腔耦合系統，其特征在于，所述第一光纖的所述錐形區的軸向與所述光學諧振腔的軸向垂直。3.根據權利要求1所述的光學諧振腔耦合系統，其特征在于，所述第一光纖的所述錐形區外表面到所述光學諧振腔外表面的距離小于一個入射光波長。4.根據權利要求3所述的光學諧振腔耦合系統，其特征在于，所述第一光纖的所述束腰區的半徑小于所述第一光纖內傳播光的高階模式的截止半徑。5.根據權利要求1所述的光學諧振腔耦合系統，其特征在于，所述光學諧振腔以中線軸對稱。6.根據權利要求1-5任一項所述的光學諧振腔耦合系統，其特征在于，還包括通過光纖與所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳一輝，張昆，王越，趙宏春，郝鵬，武俊峰，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：吉林,22