1.本发明涉及光纤器件和制备技术领域，尤其涉及一种单分散微球腔耦合的封装方法及器件。
背景技术：
2.回音壁模式光学微腔是一种尺寸分布从微米到毫米量级的谐振腔，可将光子长时间限制在极小空间区域中，增强光与物质的相互作用，被广泛应用于超声传感、精密传感、高速通信、光场调控等领域。
3.目前，常规的回音壁模式光学微腔基本采用caf2、mgf2、sio2和linbo3材料通过超精密加工方法得到，已有部分专利及文章公开了其制备及封装方法。然而，单分散微球腔具有体积更小，而且聚合物材料的单分散微腔因为杨氏模量比较小，在超声传感领域具有更高的灵敏度和更大带宽等优点，但其小尺寸(5μm-100μm)以及单分散特点也导致了转移难度大，封装难度大等痛点，暂无成熟的耦合封装方案。
4.目前，对于其他材料以及体积较大的光学微腔的封装方法，基本采用将光学微腔和光纤封装在密封壳体中，通过胶水将光纤和光学微腔进行固定。然而，由于单分散光学微腔无法直接放置于密封壳体，如果直接接触封装外壳会造成耦合场的泄露而使得光线几乎完全损耗，而无法测试和使用。且采用密封壳体进行封装存在体积大、对超声信号反射严重等缺陷，故而也无法适用于单分散微球腔的封装。
5.现有的单分散微球腔的耦合以及封装方案，对其测试、应用、研究尚仅存在于实验室等恒温、恒湿、隔振、无尘等环境中，使用自由光耦合的效率很低，且不稳定。
技术实现要素：
6.本发明提供了一种单分散微球腔耦合的封装方法及器件，以解决现有大体积微球腔的封装方法无法适用于单分散微球腔，以及现有单分散微球腔的耦合及封装方案仅存在于实验室等恒温、恒湿、隔振、无尘等环境中，且使用自由光耦合的效率很低，且不稳定的问题。
7.根据本发明的一方面，提供了一种单分散微球腔耦合的封装方法，其中，包括：
8.制备光纤锥；
9.制备拉锥光纤；
10.使用所述光纤锥与单分散微球腔静电吸附，转移所述单分散微球腔至所述拉锥光纤；
11.将所述单分散微球腔与所述拉锥光纤的锥区耦合；
12.转移低折射率胶水至所述拉锥光纤和所述单分散微球腔，进而封装；
13.其中，所述低折射率胶水的折射率小于所述拉锥光纤和所述单分散微球腔的折射率。
14.可选的，所述制备光纤锥包括：
15.选择标准光纤，在所述标准光纤的一端悬挂重物；
16.使用二氧化碳激光器，在功率p1下进行烧制；
17.监控所述标准光纤的锥区长度，在所述锥区长度大于等于l1时，在t1时间内，所述二氧化碳激光器的功率由p1增大至p2；
18.监控所述标准光纤的锥区长度，在所述锥区长度大于等于l2时，在t2时间内，所述二氧化碳激光器的功率由p2增大至p3，熔断所述标准光纤悬挂重物一端；
19.其中，l1＞l2；p3＞p2＞p1；t2＜t1。
20.可选的，在所述使用所述光纤锥与单分散微球腔静电吸附，转移所述单分散微球腔至所述拉锥光纤之前，包括：
21.使用所述光纤锥蘸取低折射率胶水微滴；
22.调整所述低折射率胶水微滴的大小；
23.将直径为d1的低折射率胶水微滴转移至所述拉锥光纤的锥区；
24.其中，d1≤5μm。
25.可选的，所述转移低折射率胶水至所述拉锥光纤和所述单分散微球腔，进而封装，包括：
26.使用所述光纤锥蘸取低折射率胶水微滴；
27.调整所述低折射率胶水微滴的大小；
28.将直径为d2的低折射率胶水微滴转移至所述单分散微球腔；
29.其中，d2≤20μm。
30.可选的，在所述将直径为d2的低折射率胶水微滴转移至所述单分散微球腔之后，还包括：
31.使用所述光纤锥蘸取低折射率胶水微滴；
32.调整所述低折射率胶水微滴的大小；
33.将直径为d3的低折射率胶水微滴转移至所述单分散微球腔和所述拉锥光纤；
34.其中，30μm≤d3≤50μm。
35.可选的，所述将所述单分散微球腔与所述拉锥光纤的锥区耦合，包括：
36.沿垂直于所述拉锥光纤的方向，以速度v1移出所述光纤锥；
37.其中，v1≤5μm/s。
38.可选的，所述将所述单分散微球腔与所述拉锥光纤的锥区耦合，还包括：
39.使用可调谐激光器进行扫频，监控所述单分散微球腔和所述拉锥光纤的耦合模式。
40.可选的，在所述使用所述光纤锥与单分散微球腔静电吸附，转移所述单分散微球腔至所述拉锥光纤之前包括：
41.将单分散微球腔溶液转移至无尘纸或无尘布上。
42.可选的，所述将单分散微球腔溶液转移至无尘纸或无尘布上之后，还包括：
43.使用加热板对所述无尘纸或无尘布进行烘干。
44.可选的，在所述转移低折射率胶水至所述拉锥光纤和所述单分散微球腔，进而封装之后，还包括：
45.将所述拉锥光纤的尾部套入玻璃套管，并在所述玻璃套管内填充所述低折射率胶
水。
46.可选的，所述拉锥光纤包括弯曲的u型拉锥光纤或直拉锥光纤。
47.根据本发明的另一方面，提供了一种单分散微球腔耦合的器件，包括单分散微球腔和拉锥光纤；所述单分散微球腔耦合的器件，利用本发明提供的任一单分散微球腔耦合的封装方法制备。
48.本发明实施例的技术方案，使用光纤锥与单分散微球腔静电吸附，将单分散微球腔转移至拉锥光纤，单分散微球腔与拉锥光纤耦合，进一步通过在单分散微球腔和拉锥光纤表面涂覆低折射率胶水，实现单分散微球腔与拉锥光纤的封装，解决了现有将大体积光学微球腔的封装方法，将微球腔与光纤封装在密封壳体中，通过胶水将光纤和光学微球腔固定的封装方法，由于单分散微球腔无法直接放置于密封壳体，直接接触封装外壳会造成耦合场的泄露而使得光线几乎完全损耗，而无法测试和使用的问题，且采用密封壳体进行封装存在体积大、对超声信号反射严重等缺陷。以及现有的单分散微球腔的封装的耦合及封装方案，对其测试、应用、研究尚仅存在于实验室等恒温、恒湿、隔振、无尘等环境中，使用自由光耦合的效率很低，且不稳定的问题。本发明实施例提供的封装方法具有高度的稳定性和紧凑型，具有高品质因子，与外界环境隔绝，同时具有对超声传感具有极高的灵敏度和很大的带宽响应，为光学微腔领域的器件化开辟了道路和方向，在超声/光声探测与成像，超声/光声内窥成像方向具有非常大的应用优势和发展潜力。
49.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为本发明实施例提供的一种单分散微球腔耦合的封装方法的流程图；
52.图2为本发明实施例提供的一种制备光纤锥的方法流程图；
53.图3为本发明实施例提供的另一种单分散微球腔耦合的封装方法的流程图；
54.图4为本发明实施例提供的又一种单分散微球腔耦合的封装方法的流程图；
55.图5为本发明实施例提供的一种光纤锥的制作过程图；
56.图6为本发明实施例提供的一种制备u型拉锥光纤的装置示意图；
57.图7为本发明实施例提供的一种u型拉锥光纤的结构示意图；
58.图8为本发明实施例提供的一种单分散微球腔转移示意图；
59.图9为本发明实施例提供的一种单分散微球腔与光纤耦合封装过程示意图；
60.图10为本发明实施例提供的一种单分散微球腔耦合的器件的结构示意图。
具体实施方式
61.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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
本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
62.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
63.图1为本发明实施例提供的一种单分散微球腔耦合的封装方法的流程图。如图1所示，该方法包括：
64.s110、制备光纤锥。
65.其中，光纤锥包括但不限于，用于转移单分散微球腔，还可以用于封装过程中转移胶水。光线锥的尺寸，例如锥区的长度以及直径，可以根据单分散微球腔的规格，以及操作精度等进行选择；制备光纤锥的方法包括但不限于通过控制激光器的功率，对光纤进行熔融，也可以在能够控制光纤锥的锥区长度以及直径的基础上，选择其他制备方法。
66.具体而言，由于光纤锥的一端具备锥区，一方面可以通过静电吸附体积较小的单分散微球腔，实现单分散微球腔的转移和耦合；另一方面也可以实现对胶水涂覆封装过程中的液滴大小控制。
67.s120、制备拉锥光纤。
68.其中，拉锥光纤包括但不限于弯曲的u型拉锥光纤，还可以根据耦合器件的实际应用场景，选择直的拉锥光纤。制备拉锥光纤的方法可以是熔融拉锥法，具体包括通过氢气火焰加热以及电动平移台拉伸实现拉锥光纤的制备。拉锥光纤的锥区尺寸可以为直径在1μm-2μm之间，即单模光纤的尺寸。制备拉锥光纤的方法还包括化学腐蚀法、机械抛磨法等等，在此不再赘述。
69.具体而言，拉锥光纤的锥区尺寸较小，在与小尺寸(5μm-100μm)的单分散微球腔耦合时，可以实现更好的耦合效果。
70.s130、使用光纤锥与单分散微球腔静电吸附，转移单分散微球腔至拉锥光纤。
71.其中，静电吸附与转移过程可以在显微镜下进行操作。单分散微球腔的实际种类及尺寸可以根据耦合器件的实际应用场景进行选择，例如材料为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化铝、二氧化硅等的微球腔。
72.具体而言，由于光纤锥具备锥区，且锥区直径较小，能够通过静电吸附体积较小的单分散微球腔，进而将单分散微球腔转移至拉锥光纤。由于单分散微球腔的结构特性，且光学微球腔对微球的表面光滑度和球形度的要求更高，如果采用现有大体积光学微腔，将光学微腔与光纤放置于密闭壳体中的耦合及封装方法，单分散微球腔直接接触壳体会导致耦合场泄露，光线几乎完全损耗，导致耦合器件无法测试和使用的问题出现。且通过静电吸附仅对操作精度以及光纤锥的实际规格存在限定，相较于现有的单分散微球腔的耦合及封装方法，仅在实验室等恒温、恒湿、隔振、无尘等环境中，且使用自由光耦合的效率很低，且不
稳定，本发明实施例提供的技术方案具备更高的实现度，以及更高的耦合质量。
73.s140、将单分散微球腔与拉锥光纤的锥区耦合。
74.其中，耦合过程可以在显微镜下实现，在具体实施时，还可以通过可调谐激光器进行扫频，监控耦合模式。
75.具体而言，将单分散微球腔转移至拉锥光纤的锥区，由于锥区直径较小，通过将单分散微球腔靠近拉锥光纤的锥区，可以实现较高品质的耦合。在显微镜下通过移动一端静电吸附单分散微球腔的光纤锥，调节单分散微球腔与锥区光纤的相对位置，并通过可调谐激光器进行扫频，监控其耦合模式。进而通过监控品质因子，获取单分散微球腔与光纤的耦合深浅，在品质因子达到耦合标准时，停止耦合。
76.s150、转移低折射率胶水至拉锥光纤和单分散微球腔，进而封装。
77.其中，低折射率胶水的折射率小于拉锥光纤和单分散微球腔的折射率；低折射率胶水用于防止光线外泄。转移低折射率胶水的次数以及胶水液滴的大小，可以根据实际封装过程进行设定，例如转移胶水液滴的次数可以为两次，液滴大小可以根据实际转移胶水液滴时对于单分散微球腔与光纤耦合模式的影响进行调整，例如根据对于单分散微球腔与光纤的耦合倏逝场的影响，进行调整。
78.具体而言，转移低折射率胶水至拉锥光纤和单分散微球腔，包裹单分散微球腔并对耦合进行固定，在胶水完全凝固后，再次转移低折射率胶水至拉锥光纤和单分散微球腔，对整个光纤和单分散微球腔进行包裹，完成封装。
79.本发明实施例的技术方案，使用光纤锥与单分散微球腔静电吸附，将单分散微球腔转移至拉锥光纤，将单分散微球腔与拉锥光纤耦合，进一步通过逐步在单分散微球腔和拉锥光纤表面涂覆低折射率胶水，实现单分散微球腔与拉锥光纤的封装，解决了现有将大体积光学微球腔的封装方法，将微球腔与光纤封装在密封壳体中，通过胶水将光纤和光学微球腔固定的封装方法，由于单分散微球腔无法直接放置与密封壳体，直接接触封装外壳会造成耦合场的泄露而使得光线几乎完全损耗，而无法测试和使用的问题，且采用密封壳体进行封装存在体积大、对超声信号反射严重等缺陷。以及现有的单分散微球腔的封装的耦合及封装方案，对其测试、应用、研究尚仅存在于实验室等恒温、恒湿、隔振、无尘等环境中，使用自由光耦合的效率很低，且不稳定的问题。本发明实施例提供的封装方法具有高度的稳定性和紧凑性，具有高品质因子，保证封装后的光学微球腔与外界环境隔绝，同时具有对超声传感具有极高的灵敏度和很大的带宽响应，为光学微腔领域的器件化开辟了道路和方向，在超声/光声探测与成像，超声/光声内窥成像方向具有非常大的应用优势和发展潜力。
80.可选的，图2为本发明实施例提供的一种制备光纤锥的方法流程图，图2所示的制备光纤锥的方法可以用于图1所示的步骤s110。如图2所示，本发明实施例提供的制备光纤锥的方法包括：
81.s111、选择标准光纤，在标准光纤的一端悬挂重物。
82.其中，标准光纤包括125μm光纤，125μm为光纤包层直径；重物的尺寸可以根据光纤锥的尺寸以及制备环境进行选择。
83.具体而言，标准光纤的直径为125μm，单分散微球腔的体积在5μm-100μm之间，通过在标准光纤的一端悬挂重物，进而在对光纤进行烧制的过程中，光纤发生熔融后，能够在重
力的作用下发生形变，形成直径较小的锥区。
84.s112、使用二氧化碳激光器，在功率p1下进行烧制。
85.其中，功率p1的实际数值可以根据制备环境、光纤和重物的实际规格，以及对于光纤锥的长度及锥区直径的需求，在保证标准光纤可以发生熔融，且不会在重物的作用下发生熔断的基础上进行设定，在具体实施时，可以根据标准光纤的融化温度、二氧化碳激光器的功能转化，以及重力作用下标准光纤的形变量，通过拟合得到功率p1的参数范围。
86.具体而言，使用二氧化碳激光器，在功率p1下对标准光纤进行熔融，使得光纤在重力作用下发生形变，光纤被拉长，形成直径较小的锥区。
87.s113、监控标准光纤的锥区长度，在锥区长度大于等于l1时，在t1时间内，二氧化碳激光器的功率由p1增大至p2。
88.其中，p2＞p1；锥区长度l1、时间t1和功率p2可以根据制备环境、光纤和重物的实际规格，以及对于光纤锥尺寸的需求，进行设定。增大二氧化碳激光器的功率由p1至p2包括但不限于线性增加，可以根据具体实施时锥区的实际长度适应调整二氧化碳激光器的功率。
89.具体而言，监控标准光纤的锥区长度，在锥区长度大于等于l1时，在t1时间内，二氧化碳激光器的功率由p1增大至p2，通过在一定时间内缓慢增加烧制功率，能够有效控制锥区的长度和直径，使得光纤锥具备直径较小且长度可控的锥区，进而更好的适应单分散微球腔的静电吸附与转移。
90.s114、监控标准光纤的锥区长度，在锥区长度大于等于l2时，在t2时间内，二氧化碳激光器的功率由p2增大至p3，熔断标准光纤悬挂重物一端。
91.其中，l1＞l2；p3＞p2＞p1；t2＜t1。功率p3和长度l2的实际数值可以根据实际需求进行设定，t2可以选择为较短的时间，例如0.1s。
92.具体而言，监控标准光纤的锥区长度，在锥区长度大于等于l2时，在t2时间内，增大二氧化碳激光器的功率由p2至p3，熔断标准光纤悬挂重物一端，通过在短时间内增大烧制功率，使得光纤在重力作用下熔断，进而完成光纤锥的制备。
93.综上所述，本发明实施例的技术方案，提供一种可以用于转移单分散微球腔的光纤锥的制作方法，通过控制二氧化碳激光器的功率和各个功率下的烧制时间，进而控制锥区长度以及直径，使得锥区的直径可以更小，且锥区长度可控，更利于转移单分散微球腔以及低折射率胶水。相较于传统熔融拉锥制备光纤锥的方法，该方法可以控制光纤锥锥区的长度，使得锥区尽可能短，故而可以保持高韧性。传统熔融拉锥法会导致光纤锥锥区过长，故而太过柔软，极易受到空气扰动的影响，无法进行后续的转移单分散微球腔以及耦合的操作。
94.可选的，图3为本发明实施例提供的另一种单分散微球腔耦合的封装方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
95.s210、制备光纤锥。
96.s220、制备拉锥光纤。
97.s230、使用光纤锥蘸取低折射率胶水微滴。
98.具体而言，由于光纤锥具备直径较小的锥区，使用光纤锥蘸取低折射率胶水微滴，可以蘸取较为少量的低折射率胶水，进而有效控制胶水微滴的大小。
99.s240、调整低折射率胶水微滴的大小。
100.其中，调整微滴大小可以在显微镜下，通过使用另外的未使用光纤锥刮取多余的低折射率胶水的方法实现。
101.具体而言，在转移单分散微球腔至拉锥光纤形成耦合之前，转移低折射率胶水至拉锥光纤的锥区，方便单分散微球腔与光纤固定，可以理解的是，单分散微球腔与光纤之间通过倏逝场形成耦合，若胶水液滴过大，会使得单分散微球腔与光纤之间的距离大于倏逝场的范围，进而影响耦合效果，通过将液滴调整至较小的尺寸，降低对耦合效果的影响。
102.s250、将直径为d1的低折射率胶水微滴转移至拉锥光纤的锥区。
103.其中，直径d1≤5μm。
104.具体而言，将直径为d1，且d1≤5μm的低折射率胶水转移至拉锥光纤的锥区，进而使得单分散微球腔与光纤的耦合过程更加稳定。
105.s260、使用光纤锥与单分散微球腔静电吸附，转移单分散微球腔至拉锥光纤。
106.s270、将单分散微球腔与拉锥光纤的锥区耦合。
107.s280、转移低折射率胶水至拉锥光纤和单分散微球腔，进而封装；其中，低折射率胶水的折射率小于拉锥光纤和单分散微球腔的折射率。
108.综上所述，本发明实施例的技术方案，在上述实施例的基础上，在转移单分散微球腔至拉锥光纤之前，转移低折射率胶水液滴至拉锥光纤的锥区，并通过调整胶水液滴的大小，降低对单分散微球腔与光纤耦合的倏逝场的影响，在固定单分散微球腔的同时，保证耦合质量。
109.可选的，图4为本发明实施例提供的又一种单分散微球腔耦合的封装方法的流程图，如图4所示，该方法包括：
110.s310、制备光纤锥。
111.s320、制备拉锥光纤。
112.s330、使用光纤锥与单分散微球腔静电吸附，转移单分散微球腔至拉锥光纤。
113.s340、将单分散微球腔与拉锥光纤的锥区耦合。
114.s350、使用光纤锥蘸取低折射率胶水微滴。
115.s360、调整低折射率胶水微滴的大小。
116.s370、将直径为d2的低折射率胶水微滴转移至单分散微球腔。
117.其中，直径d2≤20μm。
118.具体而言，将单分散微球腔与拉锥光纤的锥区耦合后，转移低折射率胶水微滴至单分散微球腔，对单分散微球腔进行包裹并固定，可以理解的是，单分散微球腔与光纤形成耦合后，转移胶水液滴至单分散微球腔，由于液滴流动及重力等因素的影响，若液滴过大会破坏耦合，导致耦合质量降低，因此通过调整胶水液滴直径为d2，且d2≤20μm，可以降低对耦合的破坏及影响。
119.可选的，在对单分散微球腔进行包裹及固定后，还需对光纤及整个单分散微球腔进行包裹，完成封装，继续参考图4，在步骤s370、将直径为d2的低折射率胶水微滴转移至单分散微球腔之后，还包括：
120.s381、使用光纤锥蘸取低折射率胶水微滴。
121.s382、调整低折射率胶水微滴的大小。
122.s383、将直径为d3的低折射率胶水微滴转移至单分散微球腔和拉锥光纤；其中，直径30μm≤d3≤50μm。
123.具体而言，完成单分散微球腔的包裹及固定后，需对光纤和单分散微球腔的耦合器件进行包裹和封装，可以理解的是，待步骤s370中所转移胶水液滴完全凝固后，再次转移胶水微滴至耦合器件，虽已经完成微球腔的包裹与固定，但由于微球腔体积过小且锥区光纤直径过小，完成固定的接触区域仍会受到流动胶水液滴的影响，因此调整胶水液滴至合适大小，完成封装的同时，保证耦合质量，且通过进一步封装完成耦合器件的包裹，保证封装后的光学微球腔与外界环境隔绝。
124.需要说明的是，上述实施例的技术方案，仅对尺寸为30μm的聚苯乙烯微球腔与直径为1μm-2μm的锥区耦合及封装，进行了示例性的说明。根据耦合器件的用途及制备条件，选择其他尺寸及种类的单分散微球腔和光纤，同样适用本发明实施例提供的耦合及封装方法，在具体实施时，适应调整胶水液滴的大小，完成封装。
125.综上所述，本发明实施例的技术方案，在上述实施例的基础上，提供一种逐步完成耦合器件封装的方法，通过将胶水封装个过程分为多个步骤，且严格调整胶水液滴的大小，进而降低了对于耦合的破坏，保证了耦合质量。
126.可选的，本发明实施例提供的步骤：将单分散微球腔与拉锥光纤的锥区耦合，包括：
127.沿垂直于拉锥光纤的方向，以速度v1移出光纤锥；
128.其中，速度v1≤5μm/s。
129.具体而言，使用光纤锥将单分散微球腔转移至拉锥光纤的锥区，可以理解的是，由于静电吸附作用力较小，如快速将光纤锥拉出，微球腔受光纤的摩擦力过大，导致微球腔掉落，沿垂直于拉锥光纤的方向，以速度v1拉出光纤锥，并在微控仪器的作用以及显微镜的观察下，保证速度v1≤5μm/s，可以使得光纤锥完全抽出，将微球腔置于锥区不掉落，完成耦合。
130.可选的，本发明实施例提供的步骤：将单分散微球腔与拉锥光纤的锥区耦合，还包括：使用可调谐激光器进行扫频，监控单分散微球腔和拉锥光纤的耦合模式。
131.其中，耦合模式包括品质因子以及耦合深浅等，品质因子越高耦合程度越深则表示其耦合效果越好。
132.具体而言，在微球腔与光纤耦合器件实际应用中，光束沿光纤传输至耦合区域，由于锥区直径较小，光束扩散至光纤外侧，在倏逝场的作用下进入微球腔，满足谐振条件的光束在光学微球腔内谐振，不满足谐振条件的光束再次进入光纤。通过可调谐激光器进行扫频的同时，调整微球腔与光纤的相对位置，监控其耦合模式，获取耦合深浅及品质因子，完成微球腔与光纤的耦合。
133.可选的，本发明实施例提供的步骤：使用光纤锥与单分散微球腔静电吸附，转移单分散微球腔至拉锥光纤之前包括：将单分散微球腔溶液转移至无尘纸或无尘布上。
134.具体而言，大单分散光学微球腔保存在去离子水中，使用光纤锥静电吸附转移单个微球腔之前，需要使用移液器将微腔溶液滴在无尘纸/布上，快速的吸干微球腔表面的水分，便于后续静电吸附转移。
135.可选的，在将单分散微球腔溶液转移至无尘纸或无尘布上之后，还包括：使用加热
板对无尘纸或无尘布进行烘干。
136.具体而言，为了加速吸干微球腔表面水分，使用加热板进行烘干，加热板的温度可以为40℃-60℃，进而加快进程。
137.可选的，在转移低折射率胶水至拉锥光纤和单分散微球腔，进而封装之后，还包括：
138.将拉锥光纤的尾部套入玻璃套管，并在玻璃套管内填充低折射率胶水。
139.具体而言，在拉锥光纤为弯曲的u型拉锥光纤时，可以将拉锥光纤的尾部套入玻璃套管，并在玻璃套管内填充低折射率胶水，进而保证耦合器件与外界环境的隔绝。需要注意的是，光学微球腔至少保证部分裸露在玻璃套管的外部，以确保对超声传感的有效响应。
140.可选的，本发明实施例提供的拉锥光纤包括弯曲的u型拉锥光纤或直拉锥光纤。
141.在另一具体实施例中，单分散微球腔耦合的封装过程包括以下步骤：
142.首先，制备光纤锥。图5为本发明实施例提供的一种光纤锥的制作过程图，如图5所示，制备光纤锥所需器件包括：标准光纤10、重物20和二氧化碳激光器30，其中标准光纤为125μm光纤。
143.如图5a所示，首先将重物20悬挂于标准光纤10的一端，使得标准光纤10在重力作用在竖直方向拉直。继续参考图5b，使用二氧化碳激光器30对标准光纤20进行烧制。在烧制过程中，首先控制二氧化碳激光器30的功率为p1烧制标准光纤10，标准光纤10受热熔融，在重物20的作用下沿竖直方向拉伸，形成锥区11，在烧制过程中监控锥区11的长度，在锥区11的长度大于等于l1时，在一定时间t1内缓慢增大二氧化碳激光器30的功率至p2，使得锥区11在烧制的作用下逐渐拉伸，因此获得更细的锥区。继续参考图5c，持续监控锥区11的长度，在锥区11的长度大于等于l2时，此时锥区11的长度达到光纤锥的制作标准，在短时间t2内，增大二氧化碳激光器30的功率至p3，使用较大功率将悬挂重物20的下端熔断，获得如图5d所示的光纤锥40。
144.第二步，制备拉锥光纤。图6为本发明实施例提供的一种制备u型拉锥光纤的装置示意图，该装置包括：光纤架50和置于光纤架50两端的光纤架压片51，氢气火焰(图6中未示出)，一维电动平移台(图6中未示出)和滑道60，小型夹持工具70，光纤架50与一维电动平移台连接。
145.在具体实施时，将中间部分去掉包层的光纤80的两端，分别固定于光纤架压片51，形成两端夹持中间悬空的状态，进一步的使用氢气火焰加热光纤中间已经去掉包层的部分，同时通过一维电动平移台，控制光纤架50沿滑道60，朝向远离光纤中部的方向移动，在氢气火焰烧制熔融和电动平移台拉伸下，光纤中部形成拉锥区，当拉锥区的光纤直径达到1-2μm，即单模光纤尺寸时，控制电动平移台停止移动，同时关闭氢气火焰，此时若需与单分散微球腔耦合的拉锥光纤为直拉锥光纤，则可将光纤取下，进行下一步微球腔转移操作。
146.若需与单分散微球腔耦合的拉锥光纤为弯曲的u型拉锥光纤，则进一步控制一端光纤架压片51沿滑道60，朝向光纤中部方向移动一定距离，使得光线中部弯曲，形成u型区域，移动距离可以根据光纤的总长以及拉锥区的长度进行调整。使用小型夹持工具夹持拉锥光纤的一端，并打开相同端的光纤架压片51。旋转小型夹持工具70，使光纤弯曲并折叠重合，完成如图7所示的u型拉锥光纤90的制备。之后取下u型拉锥光纤90，使其与操作支杆相连，进一步完成与单分散微球腔的耦合。
147.第三步，从单分散微球腔溶液中获取单个干燥微球腔。图8为本发明实施例提供的一种单分散微球腔转移示意图。如图8a所示，将单分散微球腔溶液转移至无尘纸/无尘布100上，并通过加热板110对无尘纸/无尘布100进行烘干，进而如图8b所示，表面干燥的单分散微球腔120与光纤锥40之间产生静电吸附，通过光线锥40转移单个单分散微球腔120。
148.第四步，将单分散微球腔转移至拉锥光纤的锥区，完成封装。图9为本发明实施例提供的一种单分散微球腔与光纤耦合封装过程示意图。如图9a所示，使用光纤锥40蘸取低折射率胶水，形成低折射率胶水微滴，将低折射率胶水转移至u型拉锥光纤90的上端91，使拉锥后的弯曲光纤更加牢固。进一步的如图9b所示，在图9a转移胶水完全凝固的基础上，使用干净的光纤锥40转移胶水微滴至u型拉锥光纤的锥区92，可以理解的是，液滴过大会使得微球腔与光纤之间的距离大于倏逝场的范围，进而影响耦合质量，因此调整胶水微滴的尺寸，一般使得胶水微滴的直径不超过5μm，可以使用点涂的方式转移胶水液滴，进而在耦合稳定的同时，保证耦合质量。
149.进一步的如，图9c所示，使用光纤锥40静电吸附单分散微球腔120，将单分散微球腔转移至u型拉锥光纤的锥区92，同时可以通过可调谐激光器(图9未示出)进行扫频，监控其耦合模式，包括品质因子以及耦合深浅等，品质因子越高同时耦合程度越深则表示其耦合效果越好。进而根据耦合效果的情况实时利用光纤锥调整单分散微球腔的位置进而优化耦合效果，此步骤可以在显微镜下，通过精密位移台实现微操作，在达到耦合标准时，停止调整单分散微球腔与光纤的相对位置，沿垂直于耦合的光纤方向，缓慢拉出光纤锥(速度控制在小于等于5微米/秒)，否则力度过大容易使得单分散微球腔在过程中脱落。
150.进一步的，完成耦合后，待图9b中转移胶水完全凝固后，再次使用干经的光纤锥40蘸取低折射率胶水微滴，如图9d所示，转移一滴更大的低折射率胶水进行整个单分散微球腔120的包裹和再次加固，由于上一部的封装并不牢固，此次转移的低折射率胶水液滴的大小不超过20μm，否则会因为液滴过大，造成耦合的破坏。
151.进一步的，待图9d转移的低折射率胶水的完全凝固后，如图9e所示，再次使用干净的光纤锥40转移更大滴(30-50μm)的低折射率胶水，从侧面对整个单分散微球腔120以及完整u型光纤90进行封装，完成全包裹，得到单分散微球腔与光纤耦合的器件。
152.需要说明的是，第四步，将单分散微球腔转移至拉锥光纤的锥区，完成封装，仅对单分散微球腔与弯曲的u型拉锥光纤耦合封装进行了示例性说明，对于单分散微球腔与直的拉锥光纤的耦合方案，可以在上述实施例所提供的逐步转移胶水完成封装的基础上，适应调整胶水转移的位置、转移顺序以及液滴大小。
153.可选的，在上述实施例所提供的，完成单分散微球腔与光纤的完全封装后，为了保持整个单分散光学微球腔的高稳定性，本发明进一步的提供了一种单分散微球腔耦合的器件，图10为本发明实施例提供的一种单分散微球腔耦合的器件的结构示意图，如图10所示，在图9e所示的耦合器件的基础上，进一步的将u型光纤的尾部套入玻璃管套130中进行进一步的固定，管套内填充低折射率胶水。需要注意的是，光学微球腔至少保证部分裸露在玻璃套管130的外部，以确保对超声传感的有效响应。
154.基于同一构思，本发明实施例还提供一种单分散微球腔耦合的器件，包括单分散微球腔和拉锥光纤。单分散微球腔耦合的器件，可以由上述实施例提供的单分散微球腔耦合的封装方法制备，对于单分散微球腔耦合的器件的制备过程，在此不再赘述。
155.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
156.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。