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研究生:游紹瑋
研究生(外文):Shao-Wei Yu
論文名稱:以相位光罩法製程在D型光纖上製作長週期光柵
論文名稱(外文):Using The Phase Mask Method to Fabricate Long-Period Gratings on D-shaped Optical Fiber
指導教授:何智廷何智廷引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:機械設計工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:光纖長週期光柵相位光罩
外文關鍵詞:Optical fiberLong-period GratingPhase Mask
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本研究提出D 型光纖的研磨技術,並結合電子束蒸鍍系統(E-Gun)、黃光微影製程(Photolithography)、相位光罩技術(Phase Mask)、銅蝕刻技術,製作出D型光纖長週期光柵濾波元件。

首先利用電子束蒸鍍系統在矽晶圓元件上鍍上一層銅金屬, 再以多模光纖製作成研磨試片後,進行試片單邊研磨(Side-Polished),其精確的研磨拋光直到光纖纖芯為止。下一步進行黃光微影製程與相位光罩技術,來製作長週期光柵濾波元件;利用旋轉塗佈負光阻,將長週期表面光柵曝光於矽基板上,並且利用PDMS材料覆蓋封裝光柵特徵結構。

最後利用氯化鐵溶液將銅金屬表面進行蝕刻,再次利用PDMS材料覆蓋光柵特徵結構。得到元件即為長週期光纖光柵感測元件。研究中完成製作出相位光罩法製作D型光纖光柵濾波元件,再使用拉曼原理配合光柵繞射現象成功運用光學量測機制,在拉應力感測上製作出靈敏度為0.05N感測器。

關鍵詞:光纖、長週期光柵、相位光罩技術


In this project, we proposed a method to fabricate a D-shaped optical fiber of Long Period surface grating filter component by D-shaped fiber polishing along with E-Gun、photolithography、Phase Mask technologies and etch Copper process.

First , A electron beam is used to evaporate a layer of copper on a silicon wafer, we will do side-polished on multi-mode fiber. The fiber will be precisely stoped polishing until it reaches the core of fiber. Next, we will fabricate the diffraction grating filter component through photolithography process and Phase Mask technologies. It utilizes spinner to spin coating photoresister , and then the Negative photoresist with periodic Long Period surface grating will be fabricated on silicon wafer and then the PDMS material is used to cover the characteristic structure of the package grating.

Finally, we used the ferric chloride solution to the etch Copper and obtain a long period fiber grating sensors. By this method, we can fabricate a low loss transmission whole fibered D-shaped optical fiber grating filter , and reuse Raman original management with the grating diffraction phenomenon of the successful use of optical measurement mechanism, the sheets should force a sense of measure produced a sensitivity for 0.05N of the sensor.

Keywords: Optical fiber、Long-period Grating、Phase Mask technologies


中文摘要.........................i
英文摘要.........................ii
誌謝..........................iii
目錄...........................iv
表目錄..........................vi
圖目錄.........................vii
第一章 緒論........................1
1.1 研究背景.......................1
1.2 研究目的與方法....................2
1.3 論文架構.......................4
第二章 研究背景與理論探討.................6
2.1 光纖通訊介紹.....................6
2.1.1 光纖通訊的歷史...................6
2.1.2 光纖通訊系統....................7
2.1.3 光纖通訊的原理...................8
2.1.4 光纖通訊的特色...................9
2.2 光纖相關理論介紹..................10
2.2.1 光纖介紹.....................10
2.2.2 光纖的結構....................11
2.2.3 光纖的總類....................12
2.2.4 光纖之相關應用..................13
2.3 光柵相關理論介紹..................15
2.3.1 光柵基本介紹...................15
2.3.2 光纖光柵之製作方法................17
2.4 長週期光纖光柵之光學特性..............20
第三章 D型光纖在矽晶圓基板元件的研製技術........22
3.1 矽晶圓基板元件製作.................22
3.1.1 電子束蒸鍍系統原理介紹..............22
3.1.2 電子束蒸鍍實驗流程................25
3.2 研磨元件製作....................28
3.2.1 製作使用的光纖和固化用的OG高分子介紹.......28
3.2.2 製作小【凸】字形高分子玻璃構造流程........31
3.2.3 將【凸】字結構結合光纖玻璃基底流程........34
3.3 光纖研磨元件....................36
3.3.1 D型光纖元件研磨流程................36
3.3.2 將做好的光纖研磨元件放置研磨機研磨成D型......37
3.3.3 D型光纖研磨表面狀況之探討.............39
第四章 D型長週期光纖光柵製程..............40
4.1 長週期光柵微影製程.................40
4.2 實驗儀器介紹....................41
4.3 SU-8厚膜光阻特性探討................45
4.4 製作長週期光柵元件流程...............47
4.5 PDMS封裝......................49
4.5.1 PDMS特性探討...................49
4.6 蝕刻........................53
4.6.1 蝕刻技術簡介....................53
4.7 實驗結果......................53
第五章 拉伸試驗.....................55
5.1 感測器之尺寸設計..................55
5.2 量測實驗......................57
5.2.1 拉伸實驗與MTS 儀器介紹..............58
5.2.2 拉伸與光學量測實驗................60
5.3 製程分析與討論...................62
5.3.1 感測器厚度測試..................63
5.4 實驗結果與討論...................65
5.4.1 感測器厚度對拉伸位移之結果比較感測之依據.....66

第六章 結論.......................69
參考文獻.........................70
Extended Abstract....................72
簡歷...........................76


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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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