光学微球腔的热光效应用于温度传感器研究

发布时间：2025-06-21 05:32

　　 为研究光学微球腔的热光效应,采用1 550nm波段可调谐激光器和宽带光源两种泵浦源,分别测量了二氧化硅、碲酸盐玻璃微球及其掺杂了稀土离子的微球在激励光功率、环境温度变化时其谐振峰波长的变化量,得到了二氧化硅微球激励功率灵敏度为32.4pm/mW,温度灵敏度为13.4pm/℃;铥离子的掺杂使激励功率灵敏度达到48.7pm/mW,温度灵敏度达到15.2pm/℃.相应的碲酸盐微球激励功率灵敏度为71.1pm/mW,温度灵敏度为0.019 1nm/℃,比光纤光栅温度传感器的灵敏度10pm/℃大了将近1倍,若掺杂了稀土离子,则高1.1倍.本文研究对微腔在温度传感器方面的应用具有参考意义.

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【部分图文】：

图4 在300K的环境温度下，谐振波长随输入功率变化的拟合曲线

采用1550nm可调谐激光器测试了二氧化硅微球腔的谐振波长随输入功率的变化，用掺铒光纤放大器和光衰减器来控制进入微球的功率．当输入球的功率增加时，由于小球受热而使其固有谐振波长红移．谐振波长的红移与输入功率成线性关系，如图4所示．当输入功率从3.5mW增加到15.83mW，谐振....

图2 采用ASE为泵浦源的实验装置图和谐振谱

采用TLS为激励源的成本高，需要手动调谐得到谐振波长，且由式（1）可知，输入光偏振态的变化也会改变形貌共振谱，所以TLS输出的偏振光在普通光纤中受振动影响时偏振态会改变而失谐，并不利于实际应用．为更适应于实际使用，用放大的自发辐射（AmplifiedSpontaneousEm....

图3 二氧化硅微球的Q值测试图

首先制备高Q值的微球可参考文献[17]．选用微球涉及Q值测量，其方法为：按图1连接设备，将TLS的波长通过旋钮以1pm步长调节，同时FG给在TLS的压电陶瓷（PZT）加上三角波电信号进行波长扫描来观察数字示波器上的共振吸收峰．在波长调节扫描时，在多个共振吸收峰中，选择最窄的共振吸....

图1 采用TLS为泵浦源的实验装置示意图．插图：锥光纤与直径100μm的微球的耦合

测量微球腔谐振波长的泵浦源采用可调谐激光器（TunableLaserSource,TLS，型号：photonetics3642HE15）和宽带光源（型号：AS3213-BP2）．采用1550nmTLS来测量微球腔的谐振波长的实验装置图如图1所示．通过锥形光纤（Tapere....

本文编号：4051987