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研究生:李致齊
研究生(外文):Zhi-Qi Li
論文名稱:以D-型光纖為基礎之智慧型光纖感測器之研究
論文名稱(外文):Study of Smart Sensors Based on D-shaped Optical Fibers
指導教授:莊為群
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:光電與材料科技研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:光學全像干涉微影技術黃光微影製程布拉格光柵
外文關鍵詞:Holographic Interference LithographyPhotolithographyBragg grating
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本研究使用研磨技術製作D型光纖結構,並使用光學全像干涉微影技術(Holographic Interference Lithography)與黃光微影製程(Photolithography),將布拉格光柵成形於D型光纖表面。
在實驗製程中,會先將單模光纖與固定在凸面結構的玻璃基板上,以單模光纖研磨試片進行單邊研磨。研磨過程中,將SLD寬頻光源(Super Luminescent Diode)與光功率檢測器接於單模光纖兩端,觀察其光功率變化,推測研磨距離纖核之深度。接著使用光學全像干涉微影技術與黃光微影製程製作出布拉格光柵,使用軟式翻模技術,將布拉格光柵成形於D型光纖結構表面。
本研究成功的把布拉格光柵成形於D型光纖結構表面,由原子力顯微鏡(AFM)可觀察其光柵深度與週期。並由SLD寬頻光源與光循環器利用可調式雷射光源(Tunable Leaser)測量及記綠光學傳輸特性實驗之結果,將之研究與探討


In this study, we fabricate a D-shaped optical fiber by polishing technology, and the use of holographic interference lithography and photolithography was to form a Bragg grating on the surface of the D-shaped fiber.
The experimental processes are as follows. The single mode optical fiber is fixed on the convex structure of a glass, and side polished the optical fiber surface in terms of a polishing machine with polishing papers of different particle sizes, and the Super Luminescent Diode and optical power meter connected to both ends of the single-mode fiber as well to monitor the changes of the power as polishing. The power changes indicate the polished depth of the fiber. After that, a Bragg grating structure was formed on the surface on the surface of the D-shaped fiber by employing the holographic interference lithography and photolithography. The period and depth of the Bragg grating are investigated by atomic force microscope(AFM) and the reflection characteristics of the device was measured by using the tunable laser (OSA).


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 導論…………………………………………………....... 1
1.1 前言……………………………………………………... 1
1.2 研究目的與方法………………………………………... 1
1.3 論文架構………………………………………………... 2
第二章 研究被警理論探………………………………………... 3
2.1 光纖簡介………………………………………………... 3
2.1.1 光纖的基本構造………………………………...……… 3
2.1.2 Snell定律…………………………………………...…....4
2.1.3 光纖的全接受角與數值孔徑………………………….. 5
2.1.4 光纖模態……………………………………………….. 7
2.1.5 光纖的傳輸損失………………………………………... 8
2.1.6 光纖色散現象…………………………………………... 9
2.1.7 光纖的種類……………………………………………... 14
2.1.8 特殊型式光纖…………………………………………... 15
2.2. 繞射光柵基本理論……………………………………... 17
2.2.1 繞射光柵的繞射原理…………………………………... 17
2.2.2 光纖光柵種類…………………………………………... 18
2.3 光學全像術干涉微影技術………………………….….. 20
2.3.1 布拉格繞射光柵之光學干涉系統架構………………21
2.3.2 布拉格繞射光柵之光束入射角度推算………...23
2.4 軟式微影技術…………………………………………... 27
2.5 PDMS特性…………………………………………….. 28
2.5.1 PDMS模仁的製程條件……………………………….. 29
第三章 D型光纖元件製程……………………………………… 30
3.1 D型光纖介紹………………………………………….... 30
3.1.1 光纖特性與規格說明………...………………………… 30
3.1.2 使用UV高分子材料固定光纖與研磨元件製程…31
3.1.3 固定光纖與研磨元件製程………...…………………… 32
3.2. D型單模光纖研製………...……………………………. 35
3.2.1 D型光纖研磨設備介紹………...………………………. 35
3.2.2 D型光纖研磨製程………...……………………………. 36
3.2.3 D型光纖研磨平面的狀況與探討………...……….36
3.2.4 D型光纖研磨深度推算與光點測試………...……37
3.2.5 監測功率與研磨深度探討………...…………………… 40
3.3 在D型光纖上成形布拉格光柵製程………...……41
3.3.1 利用黃光微影製程製作布拉格光柵………...……41
3.3.2 利用黃光微影製程製作布拉格光柵成形於D型光纖
上………...……………………………………………… 44
第四章 量測結果與討論………………………………………... 48
4.1 D型單模光纖感測器製作結果………………………… 48
4.1.1 D型單模光纖感測器觀測結果………………………… 48
4.2 D型單模光纖感測器特性量測與探討………………51
4.2.1 D型單模光纖感測器對溫度感測……………………… 52
4.2.2 D型單模光纖感測器對水溶液感測………………..54
第五章 結論……………………………………………………... 57
參考文獻 …………………………………………………………... 58
英文論文大綱 …………………………………………………………..60
簡歷 …………………………………………………………... 65


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