臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文分為三部分，先量測三種二階布拉格二階光纖光柵之傳輸、反射、輻射頻譜，分別為光敏載氫、一般載氫、光敏未載氫，三種的輻射功率為光敏載氫最大，而一般載氫次之。接著比較光敏載氫曝光7分鐘與一般載氫曝光3分鐘二階光柵的輻射值總量，結果為單面光柵輻射功率約為輻射總功率的四分之一，且光敏載氫光柵輻射總功率約為一般載氫光柵輻射總功率的二十倍以上，之後也利用光場分析儀以及紅外線攝影機對光柵輻射區塊拍照，取得光場分佈。最後，將二階布拉格光纖光柵以光纖垂直角度將光纖耦入到光柵，以及光從光柵耦出到光纖，耦入與耦出所得功率約為-65dBm，大於背景功率-88dBm，成功取得訊號而非雜訊。

In this thesis, we measure the transmission, the reflection and the radiation spectrum of second order fiber Bragg grating with hydrogen-loaded photosensitive fiber Bragg gratings (FBGs), hydrogen-loaded FBGs and photosensitive FBGs. The hydrogen-loaded photosensitive FBGs have maximum radiation power of second order FBGs. The radiated power of hydrogen-loaded photosensitive FBGs is greater than 20 times of the radiation power of hydrogen-loaded FBGs. We use infrared camera and the beam profile to take pictures of second order FBGs. Finally, the second order FBGs can couple out the light from FBGs into a fiber, and the light in a fiber can be coupled in the FBGs by the second order gratings. The powers which are coupled in or coupled out FBGs are around -65dBm, where they are greater than the background light power of -88dBm.

中文摘要…………………………………………………………………….…………i
英文摘要………………………………………………………………………………ii
目錄…………………………………………………………………………….......…iii
圖目錄…………………………………………………………………..……………..v
表目錄………………………………………………………………....………….…..ix
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…………………………………………………………...…….5
第二章 實驗架構與量測方法……………………………….……..…….…………6
2.1 元件及儀器介紹…………………………………………………………6
2.1.1 寬頻光源……………………………………………………...….……6
2.1.2 光譜分析儀…………………………………………………...….……6
2.1.3 可調式雷射光源量測系統…………………………………...….……6
2.1.4 可調式雷射光源……….…………………………………...….……7
2.1.5 光功率器……………….…………………………………...….……7
2.1.6 摻鉺光纖放大器……….…………………………………...….……7
2.1.7 可攜式光功率器………….………………………………...….……7
2.1.8 光場分析儀……………….………………………………...….……8
2.1.9 循環器…………………….………………………………...….……8
2.1.10 移動平台………………………………………………...….……8
2.2 光纖光柵分類…….……………………………………………………9
2.3 OSA TS量測系統….…….……………………………………………11
2.4 TLTS 量測系統…….…………………………………………………12
2.5 ISU TS量測系統…...…………………………………………………13
第三章 光纖光柵傳輸、反射、輻射特性…………………….……..…….………14
3.1 量測方法………………………………………………………………14
3.2 二階載氫普通光柵……………………………………………………15
3.3 二階載氫光敏光柵……………………………………………………30
3.4 二階未載氫光敏光柵…………………………………………………39
第四章 二階光纖光柵輻射特性量測……………………….……..…….………46
4.1 輻射總功率量測………………………………………………………46
4.2 三點與兩點收光量測…………………………………………………50
4.3 光柵場圖與紅外線……………………………………………………54
第五章 光纖光柵耦入與耦出量測………………………….……..…….………60
5.1 實驗架構………………………………………………………………60
5.2 使用光纖種類…………………………………………………………63
5.3 實驗量測結果…………………………………………………………64
5.3.1 量測2nd-9m-H-1光柵之耦入與耦出………………………………66
5.3.2 量測2nd-3m-HL-3光柵之耦入與耦出……………………………73
5.3.3 量測2nd-7m-L-2光柵之耦入與耦出………………………………80
第六章 結論………………………………………………….……..…….………83
參考文獻 …………………………………………………….…..…….………84
 
圖目錄

圖2.1 循環器示意圖……………………………..…………………..…..…………8
圖2.2(a) OSA TS傳輸示意圖……………………..…………………..…..………11
圖2.2(b) OSA TS反射示意圖……………………..…………………..…..………11
圖2.3 TLTS量測示意圖……….…………………..…………………..…..………12
圖2.4 ISU TS量測示意圖……….…………………..……….…………….………13
圖3.1(a) TLTS量測2nd-3m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)……….………….………17
圖3.1(b) OSA TS量測2nd-3m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)…….…………..….……17
圖3.1(c) ISU TS量測2nd-3m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)…….………..…….……18
圖3.1(d) TLTS、OSA TS、ISU TS量測2nd-3m-H-1反射頻譜比較(dB).……….…18
圖3.2(a) TLTS量測2nd-5m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)..…….………..…….……19
圖3.2(b) OSA TS量測2nd-5m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)….………...…….……19
圖3.2(c) ISU TS量測2nd-5m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)…….………..…….……20
圖3.2(d) TLTS、OSA TS、ISU TS量測2nd-5m-H-1反射頻譜比較(dB).…….……20
圖3.3(a) TLTS量測2nd-7m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)..…….………..……..……21
圖3.3(b) OSA TS量測2nd-7m-H-1傳輸與反射頻譜(dB).….………..…….……21
圖3.3(c) ISU TS量測2nd-7m-H-1傳輸與反射頻譜(dB).…….………..………….22
圖3.3(d) TLTS、OSA TS、ISU TS量測2nd-7m-H-1反射頻譜比較(dB)..……...…22
圖3.4(a) TLTS量測2nd-9m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)..….………..……….....…23
圖3.4(b) OSA TS量測2nd-9m-H-1傳輸與反射頻譜(dB).…….…………………23
圖3.4(c) ISU TS量測2nd-9m-H-1傳輸與反射頻譜(dB)…..………..………....…24
圖3.4(d) TLTS、OSA TS、ISU TS量測2nd-9m-H-1反射頻譜比較(dB)………...…24
圖3.5 ISU TS量測2nd-3m-H-2頻譜(dB)………………..……………..……....…27
圖3.6 ISU TS量測2nd-5m-H-2頻譜(dB)…………..……….………..………...…27
圖 3.7 ISU TS量測2nd-7m-H-2頻譜(dB)………………..…….………..……....…28
圖 3.8 ISU TS量測2nd-9m-H-2頻譜(dB)………………..…….………..……....…28
圖 3.9 ISU TS量測2nd-11m-H-2頻譜(dB)………………..…….……..……....…29
圖 3.10 ISU TS量測2nd-3m-HL-1頻譜(dB)……………..…….………..……....…31
圖 3.11 ISU TS量測2nd-5m-HL-1頻譜(dB)……………..…….………..……....…31
圖 3.12 ISU TS量測2nd-7m-HL-1頻譜(dB).…………..…….………..……....…32
圖3.13 ISU TS量測2nd-9m-HL-1頻譜(dB).…………..…….………..……....…32
圖3.14 ISU TS量測2nd-11-HL-1頻譜(dB)….…………..…….………..……....…33
圖3.15 ISU TS量測2nd-3m-HL-2頻譜(dB)……………..…….………..……....…35
圖3.16 ISU TS量測2nd-5m-HL-2頻譜(dB)……………..…….………..……....…35
圖3.17 ISU TS量測2nd-7m-HL-2頻譜(dB)…….………..……..……..……....…36
圖3.18 ISU TS量測2nd-9m-HL-2頻譜(dB)………………….………..……....…36
圖3.19 ISU TS量測2nd-11m-HL-2頻譜(dB)………………….………..……....…37
圖3.20 ISU TS量測2nd-3m-L-1頻譜(dB)………………….………..………....…40
圖3.21 ISU TS量測2nd-5m-L-1頻譜(dB)…………………..………..……....…40
圖3.22 ISU TS量測2nd-7m-L-1頻譜(dB)…………………..………..………...…41
圖3.23 ISU TS量測2nd-9m-L-1頻譜(dB)…………………..………..……....…41
圖3.24 ISU TS量測2nd-3m-L-2頻譜(dB)…………….…..………..………...…42
圖3.25 ISU TS量測2nd-5m-L-2頻譜(dB)………………...………..………...…42
圖3.26 ISU TS量測2nd-7m-L-2頻譜(dB)…………………..………..………...…43
圖3.27 ISU TS量測2nd-9m-L-2頻譜(dB)………………...………..………...…43
圖3.28 ISU TS量測2nd-11m-L-2頻譜(dB)………………...…..…..………...…44
圖4.1 ISU TS量測2nd-9m-H-1頻譜(dB)………………...…………..………...…48
圖4.2 光柵多面量測示意圖………………....………………….…..……….......48
圖4.3 光柵三點量測示意圖………….………..………………….…..………….51
圖4.4 光柵兩點量測示意圖………….………..………………….…..…………51
圖4.5 2nd-3m-H-1與2nd-5m-H-1最大輻射值紅外線………….…..…………...55
圖4.6 2nd-7m-H-1與2nd-9m-H-1最大輻射值紅外線………….…...……..……55圖4.7 2nd-3m-HL-2與2nd-5m-HL-2最大輻射值紅外線……….…...……..……56
圖4.8 2nd-7m-HL-2與2nd-9m-HL-2最大輻射值紅外線……….…...……….……56
圖4.9 2nd-11m-HL-2最大輻射值紅外線…………………….…….…...……..……56
圖4.10 2nd-3m-H-1與2nd-5m-H-1最大輻射值場圖...………….…..………...…57
圖4.11 2nd-7m-H-1與2nd-9m-H-1最大輻射值場圖………….……….……...…57
圖4.12 2nd-3m-H-2與2nd-5m-H-2最大輻射值場圖…………….....……………58
圖4.13 2nd-7m-H-2與2nd-9m-H-2最大輻射值場圖...……..…….…..………...…58
圖4.14 2nd-11m-H-2最大輻射值場圖…………………………….....……………58
圖4.15 2nd-3m-H-2與2nd-5m-H-2最大輻射值場圖……………......……………59
圖4.16 2nd-7m-H-2與2nd-9m-H-2最大輻射值場圖……………......……………59
圖4.17 2nd-11m-H-2最大輻射值場圖……………………………......……………59
圖5.1(a) ISU TS光纖光柵能量耦入之實驗架構…………………………………61
圖5.1(b) 光纖光柵能量耦入示意圖…………..……………………………………61
圖5.1(c) ISU TS光纖光柵能量耦出之實驗架構…………………………………61
圖5.1(d) TLTS光纖光柵能量耦出之實驗架構…………………….....……………62
圖5.1(e) 光柵耦出能量示意圖………………….………………….....……………62
圖5.2(a) ISU TS系統量測2nd-9m-H-1曝光9min光柵頻譜……………………67
圖5.2(b) ISU TS加EDFA系統量測2nd-9m-H-1曝光9min光柵頻譜…………67
圖5.3(a) ISU TS系統量測單模光纖耦入2nd-9m-H-1光柵頻譜……………….…68
圖5.3(b) ISU TS系統量測多模光纖耦2nd-9m-H-1入光柵頻譜……………..…68
圖5.4(a) ISU TS系統量測2nd-9m-H-1光柵耦出至單模光纖頻譜………….……69
圖5.4(b) ISU TS系統量測2nd-9m-H-1光柵耦出至多模光纖頻譜………………69
圖5.5(a) ISU TS加EDFA系統量測單模光纖耦入2nd-9m-H-1光柵頻譜………70
圖5.5(b) ISU TS加EDFA系統量測多模光纖耦入2nd-9m-H-1光柵頻譜………70
圖5.6(a) ISU TS加EDFA系統量測2nd-9m-H-1光柵耦出至單模光纖頻譜……71
圖5.6(b) ISU TS加EDFA系統量測2nd-9m-H-1光柵耦出至多模光纖頻譜……71
圖5.7 ISU TS系統量測2nd-3m-H23曝光3min光柵頻譜………………………75
圖5.8(a) ISU TS加EDFA系統量測單模光纖耦入2nd-3m-H-2光柵頻譜………75
圖5.8(b) ISU TS加EDFA系統量測單模光纖耦入2nd-3m-H-2光柵頻譜….…76
圖5.8(c) ISU TS加EDFA系統量測單模光纖耦入2nd-3m-H-2光柵頻譜………76
圖5.9 ISU TS加EDFA系統量測多模光纖耦入2nd-3m-H-2光柵頻譜………….77
圖5.10(a) ISU TS加EDFA系統量測2nd-3m-H-2光柵耦出至單模光纖頻譜…77
圖5.10(b) ISU TS加EDFA系統量測2nd-3m-H-2光柵耦出至多模光纖頻譜…..78
圖5.11 TLTS系統量測2nd-3m-H-2光柵耦出至多模光纖頻譜………………..78
圖5.12 ISU TS加EDFA系統量測2nd-7m-H-1曝光7min光柵頻譜……………80
圖5.13(a) ISU TS加EDFA系統量測單模光纖耦入2nd-7m-H-1光柵頻譜……81
圖 5.13(b) ISU TS加EDFA系統量測2nd-7m-H-1光柵耦出至單模光纖頻譜…81
 
表目錄

表2.1實驗中所會用到的光纖光柵………………………...………………………9
表3.1第一批普通載氫光柵之三套系統量測比較……………….....……………25
表3.2 ISU TS二階普通載氫光柵兩批次比較……….……………...……………29
表3.3 ISU TS二階光敏載氫光柵兩批次比較…………….……...………………38
表3.4 ISU TS二階光敏未載氫光柵兩批次比較…………………...……….……45
表4.1 2nd-9m-H-1光柵的3點總功率…….………...……………………………49
表4.2 2nd-7m-HL-1光柵3點總功率………………………………………………49
表4.3 2nd-9m-H-1光柵三點與兩點收光比較(1)…………………………………52
表4.4 2nd-9m-H-1光柵三點與兩點收光比較(2)……………...….………………52
表4.5 2nd-9m-H-1光柵三點與兩點收光比較(3)…………………………………53
表5.1 耦光實驗所需之光柵………………………………………………………63
表5.2 耦光實驗所需之光纖………………………………………………………63
表5.3 光柵量測2nd-9m-H-1光柵比較……………………………………………72
表5.4 光柵量測2nd-3m-HL-2耦入與耦出比較…………………………………79
表5.5 光柵量測2nd-7m-HL-1耦入與耦出比較…….…………………….………82

[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.
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[4] T. Erdogen and J. E. Sipe, “Tilted fiber phase gratings,” J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 13, No. 2,pp.296-313,1996.
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[9] N. H. Sun et al., “Second-Order Fiber Bragg Gratings,” in OECC 2009, paper WG6.
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[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。