臺灣博碩士論文加值系統

網際網路的盛行造成頻寬的需要，而頻寬的大量需求促進技術由原本單波長訊號光源朝多個波長訊號演進。高密度分波多工系統(DWDM)使原本傳輸容量的方式改變，得以快速提昇傳輸量，使頻寬的容量因此以倍數激增，也因此加速朝向高速傳輸之時代。在DWDM裡面，分波與合波元件所扮演的角色最主要就是訊號的分離與合成。目前有許多方案可以滿足這樣的需求,主要三種方案包括了薄膜(Thin Film)，光纖光柵(fiber Bragg Grating)與平面光波導(AWG或稱Planner lightwave Current ，PLC)，三種所具備的特性與規格都相同。FBG和TFF二種濾波模組在模組波道數逐漸增加中，每個埠數價格幾乎沒有變動，僅有AWG在波道數逐漸增加後，每個埠數的價格會逐漸滑落。因此AWG濾波模組有利於更高密度波道的發展。
AWG陣列式波導一般是採用半導體的製程方式，將不同折射率的材質整合在平面基板上形成一平面波導，當不同的波長光源經過耦合後匯入入射端，因走的路徑長度不同，而對不同的波長造成不同的相位延遲，進而產生對某些波長會在匯出端形成建設性或破壞性干涉，使的光波在匯出端，不同波長的會依照設計到達不同的通道上，因為它是利用不同相位延遲的原理的特性將特定通道、特定波長的光源匯入指定的通道中，因此又稱為相位陣列波導(Phase Array waveguide)。另外，因平面波導之故，光波在波導內部傳遞的邊界不是圓形對稱，雙折射現象比較明顯，因此AWG也對極化的特性較為敏感，因此在PDL及PMD的值，相對較大。一般來說，濾波器的滲入損耗以及浪波起伏會影響數位通訊的能量耗損多寡，中心波長及穩定性會影響到載波的選擇性是否良好，而元件的極化特性會影響中心波長、線寬及能量的不穩定性，進而影響到各通道之間的間距。各通道間串音主要會影響到接收端的訊噪比(S/N Ratio)。所以發展AWG晶片的三大關鍵在於光學設計、晶片製作與封裝。現有波導間光路設計皆用電腦模擬，但是實際做成晶片時，在鍍膜與蝕刻過程中，必須精準掌控光路與波導，因此光路設計與晶片製作並不容易。其次是在封裝成模組部分，因波導的光路是矩形，與現有的光纖圓形並不一樣，因此在耦合時，光的損失相當大，因此封裝技巧上亦相當重要。

第一章 緒論 3
第二章 光波導理論 5
2-1 平面光波導(slab waveguide) 5
2-2 三維光波導(3D Waveguide) 10
II 10
第三章 AWG元件理論與模擬 14
3-1 光柵原理 14
3-2 AWG元件組成與工作原理 14
3-3 AWG 理論分析 16
3-3 AWG 輸出頻譜特性 18
3-3-1頻道間距 18
3-3-2自由頻譜範圍 18
3-3-3 插入損耗與損耗的均勻性 19
3-3-4 頻帶寬度 21
3-4 AWG元件模擬 22
3-4-1 模擬的主要參數 23
3-4-2 輸出頻譜 24
第四章 製程機台原理介紹 25
4-1 PECVD沉積薄膜 25
4-1-1簡介CVD 25
4-1-2電漿 26
4-1-3 PECVD工作原理 28
4-2 HDP-RIE 30
4-3稜鏡耦合器(Prism Coupler) 32
第五章 元件製作與討論 34
5-1 元件製作流程圖 34
5-2 詳細製程參數 35
5-3 元件損耗的因素 37
5-3-1 光纖耦合損耗 37
5-3-2 波導傳播損耗 38
5-3-3自由傳播區的損耗 40
5-4 蝕刻氧化層 40
5-4-1濕蝕刻 40
5-4-2 乾蝕刻 41
5-4-3 實驗所遇到的問題 42
5-4-3-1 黃光微影 42
5-3-4-2 乾蝕刻 43
5-3-4-3小線寬與負載效應 43
第六章 量測結果與討論 44
6-1 量測厚膜 44
6-1-1 FTIR 44
6-1-2 折射率量測 45
6-1-3 氣體流量與厚度關係表 45
6-2 AWG元件量測儀器介紹 46
6-2 量測樣品 48
6-3 量測結果 49
6-4 討論 49
6-4-1 光纖耦合損耗 50
6-4-2 側壁粗糙造成的損耗 50
6-4-3 側壁傾斜損耗 51
6-4-4彎曲波導損耗 52
6-4-5位置偏差所造成的損耗 52
6-4-6模態不匹配造成的損耗 53
6-4-7 將上述製程與量測上的影響慮進來 53
6-5 結論 54
參考文獻 56

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