第三章 石墨烯飽和吸收體於側磨光纖
3.3 側磨光纖
3.3.1 側磨光纖損耗模擬
在光纖研磨時，可以利用觀察研磨的寬度來推斷研磨的深度，但是在研磨至 纖芯附近時，寬度的改變量會變得極微小，難以在顯微鏡中進行量測，以至於容 易研磨過度。因此，我們利用軟體進行模擬，並且改以研磨損耗作為參數。從圖 3.8 的模擬結果中，我們得知在研磨深度為 55 mm 左右時光纖會開始產生損耗，並 且在 58 mm 之後損耗會急遽變大。光纖開始產生損耗代表消散場的強度開始增加，
也代表著能夠與飽和吸收體產生交互作用的強度增加，對於鎖模的表現會有正面 的影響，但是過多的損耗會造成共振腔中的能量過低，雷射無法達到閥值，所以 我們挑選從 1 dB 開始依次增加 0.5 dB 直到 3 dB 為止作為參數來觀察實驗的結果。
(a) (b) (c)
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圖 3.8 研磨損耗對應研磨深度模擬結果
3.3.2 側磨光纖製備
藉由簡單的光纖置放架構進行側磨光纖研磨，取代以往需要利用 V 型溝槽放 置光纖再進行研磨的作法，不僅在研磨的前置作業時間可以大幅減少，並且在載 具的製作成本部分也較以往降低許多。本研究所製作側磨光纖所用之光纖種類為 康寧公司生產之單模光纖(SMF-28)，承載的底座是光面載玻片，研磨載具的製作 流程如下述：
1. 利用一片光面載玻片作為基板，其面積為 76 × 20 mm2、厚度為 1 mm。
2. 將面積為 20 × L mm2的玻璃板置放於基板的正中央如圖 3.9 所示並以耐 熱膠帶固定，L 為 5 mm 及 10 mm。
3. 將單磨光纖置放於載具上，先將基板兩端的光纖固定，之後再利用光學膠 (353-ND)將整段光纖塗佈。
4. 把載具加熱至 120 ℃ ，加熱時間 10 分鐘，確保光纖牢靠地固定於載具上 如圖 3.10。
另外，在製作側磨光纖載具時，需要注意到下述要點：
1. 光纖研磨區間不須另外將保護層剝除，以減低光纖斷裂的機會。
2. 光纖置放於上板時，由於上下的落差過大，在研磨時容易造成斷裂，需要
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利用光學膠製作緩坡效果，以支撐光纖避免斷裂。
圖 3.9 光纖研磨架構示意圖
圖 3.10 (a) L= 5 mm (b) L= 10 mm 側磨光纖研磨載具
在完成載具的製作後，將載具倒置黏於研磨平台底部如圖 3.11 所示。並且由 於光纖在研磨時相當容易斷裂，因此在研磨時需要注意以下要點：
1. 研磨機轉盤的轉動切線方向必須與光纖的軸向平行。
2. 研磨速度不得過快或是過慢，過快會使得光纖受到拉扯，過慢則會無法達 到研磨效果，因此，光纖研磨盤的轉速設定在 350 rpm。
3. 於研磨時，利用去離子水(DI Water)來進行潤滑以減少顆粒的影響。
對於使用的研磨砂紙部分，我們使用 3M 公司生產的鑽石拋光膜(diamond film)進 行研磨。選用的研磨顆粒大小分別為 9μm, 6μm, 1μm 及 0.1μm。對於粗磨的部分先 以 9μm 研磨至研磨損耗為 0.2 dB，接著以 6μm 研磨至所需損耗值，最後再以 1μm 及 0.1μm 進行拋光與修飾。最後完成研磨的側磨光纖經由光學顯微鏡拍攝的俯視 圖及端視圖如圖 3.12 所示。
(a)
(b)
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圖 3.11 側磨光纖載具倒置黏於研磨平台底部
圖 3.12 側磨光纖(a) 俯視圖 (b) 端視圖
27 儀(UV-Visible-NIR spectrophotometer)，機器型號為 U-4100 如圖 4.1。而我們將線 性吸收度定義為：
A = − lo (𝐼𝑡
𝐼𝑖) = − lo ( ) (4.1) 其中 A 為線性吸收度(absorption)、Ii為入射光強度(incident intensity)、It為穿透光 強度(transmitted intensity)、T 為穿透度(transmission)。
在量測上，先將石墨烯溶液滴於玻璃片上，再利用另一片玻璃片壓平，以確