[发明专利]一种获取微谐振腔品质因子的方法

权利要求书

1.一种获取微谐振腔品质因子的方法，其特征在于，具体步骤包括：

S1、将扫频激光分为两路，第一路光为参考光，第二路光耦合入微谐振腔，并采集微谐振腔的背反射信号光，所得背反射信号光与参考光在耦合器中发生拍频干涉，获取谐振光叠加的拍频干涉信号；

S2、对谐振光叠加的拍频干涉信号施加窗口傅里叶变换，获取微谐振腔在距离域上的功率衰减信号；

S3、对功率衰减信号进行线性拟合，获取微谐振腔的功率衰减因子；

S4、根据步骤S3的功率衰减因子，获取微谐振腔品质因子。

2.根据权利要求1所述的一种获取微谐振腔品质因子的方法，其特征在于，所述步骤S1中，第一路光直接送入耦合器作为参考光；第二路光通过环形器后进入微腔耦合器件，微腔耦合器件将第二路光耦合到微谐振腔中，并接收来自于微谐振腔的背反射信号光，然后将背反射信号光送回环形器，所述环形器将背反射信号光送入所述耦合器，在耦合器中参考光与背反射信号光发生拍频干涉并产生拍频干涉信号，拍频干涉信号由数据采集卡接收；

其中，参考光的光强表示为：

背反射信号光的光强表示为：

E_s(t)表示背反射信号光的光强，E₀表示初始扫频激光的光强，为初始相位项，E_ref(t)表示参考光的光强，β_r(z)表示微谐振腔内瑞利散射的系数，α表示功率衰减因子，z表示微谐振腔内的光的传播距离，为背反射信号光的相位项；

拍频干涉信号的功率I(t)表示为：

I(t)∝|E_ref(t)+E_s(t)|²

功率I(t)包含了多个谐振态的背反射信号光，为谐振光叠加的拍频干涉信号。

3.根据权利要求1所述的一种获取微谐振腔品质因子的方法，其特征在于，所述步骤S1中，扫频激光的光频率范围Δv应满足：

Δv≥n*FSR，2≤n≤100

其中，FSR表示微谐振腔的自由波谱范围。

4.根据权利要求1所述一种获取微谐振腔品质因子的方法，其特征在于，所述步骤S2中，截取谐振光叠加的拍频干涉信号中的微谐振腔谐振部分[f₁～f₂]，施加窗口傅里叶变换，其中f₁为微谐振腔的谐振初始频率，f₂为微谐振腔的谐振末尾频率；频率f₁和f₂满足条件：

f₂＝f₁+2*δv

其中δv是微谐振腔在该谐振态下的谐振峰半高宽。

5.根据权利要求4所述一种获取微谐振腔品质因子的方法，其特征在于，拍频干涉信号中不位于[f₁～f₂]范围的部分为非谐振部分，不能对其施加傅里叶变换；判断非谐振部分的方法是：对谐振光叠加的拍频干涉信号进行频谱分析，非谐振部分的波形，其频率基本一致且低于微谐振腔谐振部分，然后对应非谐振部分和微谐振腔谐振部分的横坐标频率差异，将二者进行区分。

6.根据权利要求1所述一种获取微谐振腔品质因子的方法，其特征在于，所述步骤S3中，截取功率衰减信号中的微谐振腔环绕部分[D₁～D₂]进行线性拟合，D₁为微谐振腔的入射光初始距离点，D₂为微谐振腔的入射光末尾距离点；线性拟合的方式为一次系数拟合：

其中ΔR_(D1～D2)是微谐振腔环绕部分中功率衰减信号的幅值变化，ΔX_(D1～D2)是微谐振腔环绕部分中功率衰减信号的距离变化；拟合之后即可提取功率衰减因子α。