一种斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪制造技术

本发明专利技术涉及光纤干涉技术领域，具体公开了一种斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪，由斜面光纤端面耦合器和回音壁模式谐振腔所构成，在所述干涉仪中，单模光纤纤芯激光在斜面产生全反射，光波通过倏逝波耦合进入回音壁模式谐振腔，借由回音壁模式谐振腔的极高品质因子，形成高精细度干涉仪

【技术实现步骤摘要】
一种斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪


[0001]本专利技术涉及光纤干涉
，尤其是一种斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪
。

技术介绍

[0002]近年来，光纤干涉仪已经成为一种常用的光学测量仪器，具有高精度
、
高灵敏度等优点，在光学传感领域
、
光纤通信领域等有着广泛的应用
。
它利用光纤的特性，通过光的干涉原理来测量光学信号的变化，具有非常高的精度和灵敏度
。
然而，传统的光纤干涉仪存在一些缺陷，主要包括难以进一步减小的体积和精细度不高
。
而单片回音壁模式谐振腔采用全反射将光场局限在圆形光学材料界面内，具备了很小的体积和很高的精细度，已广泛应用于光纤传感器
、
光通信
、
光谱分析
、
原子钟
、
陀螺仪和光生微波等众多领域
。
从原理上可以将二者进行结合以提高光纤干涉仪的精度，目前还没有公开的文献就此技术进行研究
。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术问题，本专利技术提供了一种斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪，包括：耦合间距在微米或亚微米量级的斜面光纤端面耦合器和回音壁模式谐振腔；
[0004]单模光纤纤芯激光在斜面光纤端面耦合器的斜面上产生全反射，并通过倏逝波耦合进入回音壁模式谐振腔
。
[0005]优选地，所述回音壁模式谐振腔的表面在距离基模谐振模式光场分布外的表面区域存在污染或缺陷，使得高阶极角向回音壁模式受到抑制
。
[0006]优选地，所述污染或缺陷的形成方式为使用化学胶水或机械研磨
。
[0007]优选地，所述斜面光纤端面耦合器与回音壁模式谐振腔耦合间距高于最佳基模与光纤耦合间距
。
[0008]优选地，所述回音壁模式谐振腔的形状为圆盘
、
圆环
、
跑道型曲线光路的其中一种
。
[0009]优选地，所述回音壁模式谐振腔的尺寸为毫米级
、
百微米或几十微米级的其中一种
。
[0010]优选地，所述回音壁模式谐振腔采用玻璃
、
单晶或者多晶材料
。
[0011]本专利技术的有益效果体现在，本专利技术干涉仪结合了单模光纤简易性和单片回音壁模式谐振腔高精细度
。
利用了斜面光纤的简易操作及光纤集成性，将高品质因子的回音壁模式谐振腔技术集成于光纤端面，利用回音壁模式谐振腔中高阶模式与基模的光场分布与耦合条件区别，抑制高阶模式的产生和激发，使得产生的光纤干涉仪具备高精细度和单模的优点，同时，该干涉仪具备了简易性和稳定性优点，能增加回音壁模式谐振腔干涉仪应用的多样性
。
附图说明
[0012]图1为本专利技术所提供的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪原理图；
[0013]图2为本专利技术所提供的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪的测试结果示意图；
[0014]图3为本专利技术所提供的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪耦合实物照片；
[0015]图4为本专利技术所提供的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪谐振峰线宽测试图；
[0016]图5为本专利技术所提供的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪干涉信号测试图
。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0018]如图1所述，本专利技术实施例公开了一种光纤耦合高精细度单模干涉仪，包括耦合间距在微米或亚微米量级的斜面光纤端面耦合器1和回音壁模式谐振腔2；单模光纤纤芯激光在斜面光纤端面耦合器1的斜面上产生全反射，并通过倏逝波耦合进入回音壁模式谐振腔
2。
借由回音壁模式谐振腔2的极高品质因子，形成高精细度干涉仪
。
[0019]其中，回音壁模式谐振腔2利用圆形边界产生全反射效应局限光场，形成高品质因子的回音壁谐振模式，激光在回音壁模式谐振腔2传输过程中产生谐振增强
。
[0020]作为上述技术方案的优选，回音壁模式谐振腔光场，在回音壁模式谐振腔2表面有意地引入位于高阶极角向模式谐振的污染物或缺陷，限制高阶模式的产生，有效降低其品质因子，使其激发条件与基模产生明显偏差
。
[0021]作为上述技术方案，回音壁模式谐振腔2的形状包括但不限于圆盘
、
圆环
、
跑道型曲线光路的其中一种
。
回音壁模式谐振腔2的尺寸包括但不限于毫米级
、
百微米和几十微米级的其中一种
。
回音壁模式谐振腔2的材料采用玻璃
、
单晶或者多晶材料
。
[0022]如图2和图3所示，在本实施例中，单模光纤纤芯激光采用可调谐
1550nm
激光，斜面光纤耦合器1采用端面斜角抛光的
SMF28e
单模光纤，回音壁模式谐振腔2采用直径约为
1.3mm
的氟化镁晶体回音壁模式谐振腔
。
聚焦透镜
(
简称透镜
)3
采用焦距
20mm
的
K9
玻璃透镜，光电探测器4采用
InGaAs
铟镓砷探测器，为了标定本专利技术的单模干涉仪，另一路探测光进入通过相位调制器实现标定好的具备
48.0MHz
自由光谱范围的环形光纤干涉仪即光电探测器4中作为参考信号
。
[0023]在本实施例中，斜面光纤端面耦合器1的斜面角度大，使得单模光纤纤芯激光中的光波入射到斜面时发生全反射，当入射角
φ
满足
sin
φ
＝
nr/nf
，
nr
为回音壁模式谐振腔2在
1550nm
波段的折射率，对于氟化镁晶体为
1.37
，
nf
为光纤折射率，满足这个条件即相位匹配条件时，光波经倏逝波耦合进入氟化镁晶体的回音壁模式谐振腔2，通过设计斜面光纤，使得入射角稍小于该相位匹配角，从而抑制高阶径向回音壁模式的激发
。
[0024]如图2所述，光波经斜面光纤端面耦合器1进入到回音壁模式谐振腔2中，通过控制耦合间距，能够进一步选择性地激发径向谐振基模，抑制高阶模式的激发，从而获得单模的干涉模式
。
[0025]如图4所示，由于干涉仪的核心为单片式晶体的回音壁模式谐振腔2，因此在
1550nm
波段具有着很高的品质因子，因此测得的干涉仪谐振峰线宽仅为<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪，其特征在于，包括：耦合间距在微米或亚微米量级的斜面光纤端面耦合器和回音壁模式谐振腔；单模光纤纤芯激光在斜面光纤端面耦合器的斜面上产生全反射，并通过倏逝波耦合进入回音壁模式谐振腔
。2.
根据权利要求1所述的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪，其特征在于，所述回音壁模式谐振腔的表面在距离基模谐振模式光场分布外的表面区域存在污染或缺陷，使得高阶极角向回音壁模式受到抑制
。3.
根据权利要求2所述的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪，其特征在于，所述污染或缺陷的形成方式为使用化学胶水或机械研磨
。4.
根据权利要求1所述的斜面光纤耦合高精细度单模干涉仪，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国平，孙祥儒，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：