毛细管内嵌微球谐振腔的温度传感特性研究

孙 航，刘笑尘，王梓杰，余 洋，杨 勇，张小贝

（上海大学 通信与信息工程学院 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444）

引言

近年来，基于回音壁模式的光学微腔受到了人们的广泛关注。回音壁微球利用全反射将光限制在很小的腔体区域，具有品质因子（quality factor，Q-factor）高和模式体积小的特点，被广泛应用于非线性光学、高灵敏度传感和腔体力学等领域[1-4]。在对回音壁模式微腔的研究中，将光高效、稳定地耦合进入微腔是研究的一个重要目标。传统的耦合方式有棱镜耦合、角度研磨光纤耦合以及光纤锥耦合等[5-8]。这些耦合方式耦合效率较高，但是存在耦合不稳定（如光纤锥耦合）和体积较大（如棱镜耦合）等缺点。更重要的是在这些传统耦合结构中，用于激发和收集回音壁模式的光波导与微腔之间是分离的，从而导致其集成度较低，限制了回音壁微腔的实际应用。近年来，为了提高耦合的紧凑性与稳定性，提出了一种在纤式耦合结构[9-10]。此类结构通常将微球谐振腔置入具有中空结构的光纤内部，例如具有多个中空通道的光纤，如石英毛细管、双芯空心光纤或者三芯空心光纤等，用于限制和保护微球，提高耦合的稳定性[11-14]。

在诸多在纤式耦合方案中，半封闭式结构具有较好的稳定性，同时又不会隔离微球谐振腔与外界的联系，因此很适合应用于传感领域，尤其是温度传感。浙江师范大学的H.Fan等人用紫外胶对多段光纤进行错位连接形成多模干涉，并将微球粘到光纤上，微球的回音壁模式作为滤波器滤除多种高阶模。……