臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文主要是使用極化控制器連結布拉格光纖光柵(Fiber Bragg
Gratings, FBGs)量測一階FBGs、Tilted FBGs(TFBGs)和二階FBGs 的傳輸、反
射與輻射頻譜。我們先分析一階無傾斜FBGs，發現改變極化方向對於傳輸、
反射與輻射效率沒有影響，接著分析一階TFBGs 傾斜角度1°、3°與45°光纖
光柵的傳輸、反射與輻射效率，發現在傾斜1°與45°光柵加上極化控制器之後
輻射效率分別有5.55dB 與5.88dB 的能量變化。其中TFBGs 的輻射效率最大
變化量為6.25dB。另外，我們量測二階FBGs 的輻射效率與角度關係，發現在
角度45°、90°和135°附近有輻射效率最大值，其中能量以角度135°位置為最
大，而在傳輸效率下降之前的位置會在角度135°時有最大輻射效率-26.70dB。

The transmission, reflection and radiation spectrum of fiber Bragg gratings
(FBGs) with a polarization controller are measured in this thesis, where FBGs include
first-order FBGs, tilted FBGs (TFBGs) and second-order FBGs. The experimental
results show that polarization controllers do not affect the properties of FBGs.
However, the radiated efficiencies increase 5.55dB and 5.88dB by a polarization
controller for 1° and 45° TFBGs, respectively. The maximum radiation efficiency of
TFBGs can reach 6.25dB. In addition, we measured the radiation efficiency as a
function of an angle for second-order FBGs. We find the radiative angles of
second-order FBGs are near 45°, 90° and 135°, where the maximum radiated angle is
135°. In this study, the maximum radiation efficiency at 135° is -26.70dB and occurs
at the short wavelength side boundary of the resonant region.

摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
圖目錄 vi
表目錄 xvi
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究目的與動機 2
1.3研究方法 3
1.4論文架構 4
第二章 實驗架構與量測方法 5
2.1 儀器與元件介紹 5
2.1.1 可調式雷射光源 5
2.1.2 光功率計 5
2.1.3 可攜式光功率計 6
2.1.4 移動平台 6
2.1.5 循環器 6
2.1.6 摻鉺光纖放大器 7
2.1.7 極化控制器 7
2.1.8 步進馬達 8
2.1.9 光束分析儀 8
2.2 ISUTS量測系統 9
2.3 ISUTS-PC量測系統 10
2.4 步進馬達量測系統 11
2.5 布拉格光纖光柵傳輸、反射與輻射之量測 13
2.5.1 布拉格光纖光柵 13
2.5.2 布拉格光纖光柵連結極化控制器 19
2.6 光纖光柵分類 24
2.7 量測方法 26
第三章 光纖光柵傳輸、反射與輻射特性 27
3.1 一階傾角0˚、1˚、3˚、45˚光纖光柵 27
3.1.1 FBG極化控制器之量測 27
3.1.2 傾斜1˚FBG共振區中心波長極化控制器之量測 34
3.1.3 傾斜3˚ FBG共振區中心波長極化控制器之量測 38
3.1.4 傾斜45˚ FBG共振區中心波長極化控制器之量測 42
3.2 一階普通單模傾角45˚光纖光柵 47
3.2.1 傾斜45˚ FBG-01共振區中心波長極化控制器之量測 47
3.2.2 傾斜45˚ FBG-02與03共振區中心波長PC之量測 51
3.3 一階光敏單模傾角45˚光纖光柵 60
3.3.1 PS1500傾斜45˚FBG-3min終止波長極化控制器之量測 60
3.3.2 PS1500傾斜45˚FBG-2.5min起始波長極化控制器之量測 64
3.3.3 PS1500傾斜45˚FBG-2min起始波長極化控制器之量測 68
3.3.4 PS1500傾斜45˚FBG-1.5min起始波長極化控制器之量測 72
3.3.5 PS1500傾斜45˚FBG-1min起始波長極化控制器之量測 76
3.3.6 PS1500傾斜45˚FBG-0.5min起始波長極化控制器之量測 80
3.4 二階普通載氫單模光纖光柵 85
第四章 光纖光柵輻射能量各角度發散特性 90
4.1 二階光敏載氫3min光纖輻射發散角量測 90
4.2 二階光敏載氫5min光纖輻射發散角量測 107
4.3 二階光敏載氫7min光纖輻射發散角量測 124
4.4 光譜分析儀 141
4.4.1 2nd 載氫FBG-3min 光場分布 141
4.4.2 2nd 載氫FBG-5min 光場分布 145
4.4.3 2nd 載氫FBG-7min 光場分布 148
第五章 結論 151
參考文獻 153

[1] K. O. Hill, Y. Fujii, D. C. Jonhson, and B. S. Kawasaki, “Photosensitivity in optical fiber waveguides: Application to reflection filter fabrication,” Appl. Phys. Lett., vol.32, pp. 647-649, 1978.
[2] Kenneth. O. Hill and Gerald Meltz, “Fiber Bragg Grating Technology Fundamentals and Overview,” J. Lightwave Technol., vol. 15, No. 8, pp. 1263-1276, Auguset, 1997.
[3] B. F. Ventrudo, G. A. Rogers, G. S. Lick, D. Hargreaves, and T. N. Demayo, Electron. Lett. 30, 2147–2149,1994.
[4] A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442–1463 (1997).
[5] T. Erdogan, “Cladding-mod resonances in short- and long-period fiber grating filters,” J. Opt. Soc. Am A Vol. 14,pp. 1760-1773, 1996
[6] T. Erdogen and J. E. Sipe, “Tilted fiber phase gratings”, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 13, No. 2,pp.296-313,1996.
[7] Yufeng Li et al, “Radiation modes and tilted fiber gratings,” J. Opt. Soc. Am. B, Vol.23, No. 8, August 2006.
[8] J. Canning et al., “Rayleigh longitudinal profiling of optical resonances within waveguide grating structures using sidescattered light,” Opt. Lett., Vol. 21, pp, April 15,1996
[9] G. Meltz, W. W. Morey, and W. H. Glenn, “In-fibre Bragg grating tap,” presented at Optical fiber Communication Conference, OFC’90, San Francisco, CA, 1990.
[10] K. Zhou, G. Simpson,X. Chen, L. Zhang, and I. Bennion, “High extinction ratio in-fiber polarizers based on 45°tilted fiber Bragg gratings,” Opt. Lett., vol. 30, pp. 1285–1287, 2005.
[11] Zhijun Yan, Chengbo Mou, Student Member, OSA, Kaiming Zhou, Member, OSA, Xianfeng Chen, and Lin Zhang, “UV-Inscription, Polarization-Dependant Loss Characteristics and Applications of 45°Tilted Fiber Gratings,” J. Lightwave Technol, VOL. 29, NO. 18, 2011
[12] 許文欽 著，第二階布拉格光纖光柵之分析與量測，義守大學電機工程學系碩士論文，中華民國97 年。
[13] 林奕安 著，相位相依布拉格光纖光柵之分析與量測，義守大學電機工程學系碩士論文，中華民國98 年。
[14] 鄭元儒 著，二階光纖光柵之應用，義守大學電機工程學系碩士論文，中華民國100 年。
[15] 張芳睿 著，二階布拉格光纖光柵之耦入與耦出量測與分析，義守大學電機工程學系碩士論文，中華民國102年
[16] 雷士慶 著，一階傾斜光纖光柵之量測與分析，義守大學電機工程學系碩士論文，中華民國103年