一种少模、耦合稳定的WGM光学微棒腔制备方法

1.一种少模、耦合稳定的WGM光学微棒腔制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、制备WGM光学微棒腔；(1.1)、将光学石英棒用夹头螺母加紧，再将夹头螺母旋紧固定在旋转电机主轴上；(1.2)、将反射镜、聚焦镜和扩束镜固定在两轴电动位移台上，且满足CO2激光器产生的激光经过反射镜后依次进入扩束镜和聚焦镜，并经过扩束与聚焦后使激光聚焦于光学石英棒表面；(1.3)、将CO2激光器、两轴电动位移台和旋转电机共同固定在光学面包底板上，当两轴电动位移台移动时，激光聚焦点沿石英棒的轴向移动；(1.4)、启动两轴电动位移台及功率控制器的控制程序，通过旋转电机的高速旋转自动加工出WGM光学微棒腔；(2)、制备锥形光纤；(2.1)、将普通商用光纤剥去涂覆层，并用试纸轻轻擦拭光纤表面至洁净；(2.2)、将光纤两端用裸纤适配器连接，一端连接至拉锥机仪器功率口，一端连接DFB激光器；(2.3)、打开DFB激光器，将激光通过光纤输入到拉锥机仪器功率口，此时在拉锥机仪器的工作界面会显示激光功率和光纤损耗；然后打开氢气火焰开关，运行拉锥机仪器，将氢气火焰喷头靠近待拉锥区域，同时步进电机开始缓慢向外移动，并在拉制过程中通过拉锥机仪器的工作界面监测锥形光纤的损耗，待锥区烧至15000μm后，关闭火焰，锥形光纤的损耗在0.1dB以内，整个拉锥过程大约持续5min，再次冷修以确保光纤绷紧；(3)、对WGM光学微棒腔进行少模处理；(3.1)、将WGM光学微棒腔通过夹头螺母固定于定制的铜制底座，然后将铜制底座固定在光学平台上；将锥形光纤通过紫外胶固化于不锈钢制U型板夹具上，再使用螺钉将夹具固定在高精度的三轴电动位移台上；将外腔半导体可调谐激光器、偏振控制器、光电探测器固定在光学防震平台上；在固定过程中，使用高倍数码放大镜对WGM光学微棒腔与锥形光纤的相对耦合位置进行监测，手动调节三轴电动位移台的X轴，使锥形光纤靠近WGM光学微棒腔，再手动调节三轴电动位移台的Z轴，将锥形光纤与WGM光学微棒腔的赤道面对齐；然后打开外腔半导体可调谐激光器，使产生的激光通过偏振控制器调整进入微腔的光场偏振状态后，通过锥形光纤锥区的倏逝场耦合进入WGM光学微棒腔，接着在输出端利用光电探测器进行接收并发送给示波器，观察示波器上是否显示有WGM光学微棒腔的耦合透射谱，如果未显示，则继续手动调节电动位移台的X轴，直到示波器上出现WGM光学微棒腔的耦合透射谱并记录；(3.2)、将微棒腔连同夹头螺母一起取出，再重新固定在旋转电机主轴上；(3.3)、将CO 2 激光器设置为手动模式，再调节激光功率控制器使激光功率降低至1.5W，然后向后移动Y轴方向的电动位移台，使得激光恰好聚焦在WGM光学微棒腔的表面上，再向右移动X轴方向的电动位移台，使得激光聚焦点距离WGM光学微棒腔赤道面0.1mm处，然后快速开关CO 2 激光器，开关时间间隔在0.1s左右，使得激光在WGM光学微棒腔的表面上刻出一个凹陷，且凹陷必须位于WGM光学微棒腔的下表面，形状为直径为0.15mm的不规则圆形；(3.4)、将微棒腔连同夹头螺母再次一起取出，按照步骤(3.1)所述方法放入耦合平台上，保证凹陷靠近锥形光纤的锥区，在固定过程中，打开外腔半导体可调谐激光器的波长扫描状态，先粗调三轴电动位移台，使得锥形光纤靠近WGM光学微棒腔，此时产生的激光通过偏振控制器调整进入微腔的光场偏振状态后，通过锥形光纤锥区的倏逝场耦合进入WGM光学微棒腔，然后再细调三轴电动位移台，同时观察示波器，直至出现合适的微腔耦合透射谱。