先將兩光纖於適當位置剝除塑膠保護層，適當位置條件為燒結拉 伸後，裸光纖以不跑出基板為原則。將裸光纖以揮發性溶濟擦乾淨，
然後放入真空吸附夾具中，併在一起。剝除，清潔，放置，為作業員 人為的主要成敗，因燒結後面的動作大都為自動控制，人為變數很 少。圖 2-1 為光纖耦合器製作之配置圖
讓光打入主光纖，並偵測輸出端兩光纖的能量變化，於燒結區加
熱拉伸光纖，電腦依所要耦合的條件由偵測到的能量作參數來控制停 火點。符合規格則進行封裝與測試的後續動作，不合格則進行研究或 重新燒結，該不合格的耦合器幾無回收價值且回收成本不符經濟效 益。封裝前或封裝後都會做光學特性量測，一方面確定是否合格可封 裝，另一方面要確定封裝後是否合格，以免造成投資浪費。越是後面 的程序封裝越顯的重要，因越後面封裝的失敗會造成前面越大量程序 投資的浪費。
主要光纖
熔融拉錐式（Fused Biconical Taper；FBT）耦合器整體結構，如 圖 2-2 所示。
首先將熱縮套管套入燒結後的耦合器，均勻加熱使熱縮套管內的熱融 膠均勻保護在石英基板上的燒結區，如圖 2-3。
圖 2-3 熱縮套管與熱熔膠封裝圖
將鋼管放入超音波洗淨機內放入清水清洗，然後將鋼管烘乾放入防潮 箱內保存。用微量天秤將環氧樹指 A 部分與 B 部分以 10:1 的比例充 分混合均勻。將封完熱縮套管的耦合器，套入鋼管中，再緩緩加入混 合均勻後的矽膠，如圖 2-4。
圖 2-4 鋼管封裝圖
充填矽膠 膠帶
耦合器整體製作流程如圖 2-5 所示
2-3耦合器特性之分析
圖 2-6 說明光纖耦合器額外損失與耦合長度對錐角的關係 [1-4]，錐角定義為耦合器錐式之斜率[5-6]，錐角斜率大則額外損失越 大，一般耦合錐角均為 200以下，其額外損失為 0.1 dB。同時耦合器 與錐角長度一般為 3~5 mm，錐角長度越長，則額外損失越小，但會 增加耦合器封裝困難。
圖 2-6 額外損失與耦合長度對錐角關係圖[1]
圖 2-7 說明額外損失與製造參數對錐角關係圖[1]，圖中額外損 失為 0.24 與 0.34 dB 之耦合器係跟額外損失 0.13 dB 耦合器做比較，
由圖可知要得到額外損失較小之耦合器，其製造參數必須（1）火焰 移動速度要小（2）氣體流量要大（3）光纖拉伸長度要長。對其他製
造參數，例如火焰掃速、拉動速度則對額外損失無影響。
圖 2-7 額外損失與製造參數對錐角關係圖[1]
2-4 結論
光纖耦合器係成熟之光纖被動元件產品，但文獻上較少從元件的 參數對製造參數[7-16]相關性來探討其技術，本研究所提及耦合器元 件參數(錐形角度)及製造參數（火焰、氣體流量、拉開長度）之量化 數據具有提高耦合器製造良率之技術價值。
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第三章 塞取多工器之研製
(1) Dual Fiber Capillary Tube：提供兩個直徑為 0.125 mm 的小孔，分 別安裝有一根光纖，可使多波長光訊號能夠由其中一孔載入，而由另 一孔反射回無法穿透的波長，以達到分波多工的功能。其材料主要為 矽化硼(SiB)。
(2)Single Fiber Capillary Tube：只提供一孔供光訊號下網路，材料亦 為矽化硼(SiB)。
(3) GRIN Lens(Gradient-index Lenses)、玻璃套管(Glass Tube)與 Gold Plating Tube：GRIN Lens、玻璃套管與 Double Holes Capillary Tube(或
Single Fiber
Filter
Dual Fiber GRIN LENS GRIN LENS
Common λ1 λ2 Pass λ1
Reflect λ2
圖 3-1 塞取多工器結構圖
Solding Tube
管與 GRIN Lens 間以 353ND 膠固定，最後再固定於 Gold Plating Tube 上。光準直器的主要作用在於使光纖射出的雷射光成為平行光，並且 為了防止反射光返射回光纖內，故將玻璃套管和 GRIN Lens 透鏡研磨 成 8°的斜角，並且在其端面鍍上一層抗反射膜。其中 GRIN Lens 的 材料為二氧化矽(SiO2)，而玻璃套管(Glass Tube)為矽化硼(SiB)，Gold Plating Tube 則為不銹鋼(SUS303)。
(4) 濾波鏡片(Filter)：以 353ND 膠固定於 GRIN Lens 上，是整個 OADM 的核心所在，雷射光經由濾波鏡片後，將不同波長的光分離 成兩部分，符合薄膜濾波鏡片波長訊號經由右邊 Grin Lens 穿透，而 其餘波長訊號則由左邊 Grin Lens 反射。
(5) Soldering Tube：在完成左右 Grin Lens 的兩準直器對準後，並進一 步將兩準直器以低溫銲錫固定於不銹鋼材質之 Soldering Tube 內。
圖 3-2 塞取多工器成品圖
Single Fiber Filte
Dual Fiber Tip
GRIN LENS
Common λ1、λ2 …. λn
Pass λ1
Reflect λ2、λ3…..
Solde
353ND UV
Solde Glass Tube
Metal tube
Solder tube
Common λ1、λ2、λ3、λ4
Pass λ1
Reflect λ2、λ3、λ4
Pass λ2
Reflect λ3、λ4
Pass λ3
Reflect λ4
ADD/DROP MULTIPLEXER
ADD/DROP MULTIPLEXER
ADD/DROP MULTIPLEXER
3-2 高密度波長多工分波器
塞取多工器（ADM）能夠被串接成多頻道的高密度波長多工分 波器模組（DWDM），圖 3-3 是一個 4 通道的高密度波長多工分波器 架構圖，首先光訊號從第一個塞取多工器進入後，第一個訊號從第一 個塞取多工器取出，其餘的訊號反射進入第二個塞取多工器依此濾出 光訊號。
圖 3-3 四通道高密度波長分波多工器
高密度分波多工器製作流程如圖 3-4 所示，高密度分波多工器流 程包含 filter testing, filter assembly, reflect port alignment, pass port alignment, thermal aging, Add/Drop testing, module assembly, final testing 幾個部分，圖為高密度分波多工器的主要流程。
時間關係圖[1]，如銲錫過程為非理想情況，則模組損失可高達 0.3 dB。相對濾波器角度變化[2-5]，在非理想銲後封裝情況，其角度有 0.050變化，如圖 3-6 所示[1]。濾波角度變化將影響模組之損失，因 此圖 3-5 與圖 3-6 係對應關係，圖中損失呈週期性變化乃因 42 個週 期 336 小時-40 ~75℃ ℃的高低溫循環試驗造成銲錫位置變化所引起。
圖 3-5 損失跟時間關係圖
圖 3-6 角度變化對時間關係圖 3-4 結論
塞取多工器係成熟光纖被動元件產品[6]，惟在產品封裝部分較 少有文獻及資料報導，本研究所獲得銲錫製成對元件可靠度測試影響 之結果，可改善塞取多工器之製造良率，並提昇產品競爭力。
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第四章 光波長間隔器之應用與製造 4-1光波長間隔器之簡介
隨著網際網路的普及給於服務提供者許多新的機會，而對系統整 合與元件製造商如何提供高頻系統將是一種挑戰。因此高速與多通道 的高密度分波多工系統能滿足這些頻寬需求。
薄膜波長濾波器最常被提出討論的便是受限於本身的頻寬，只 能用在 100 GHz 以上的頻道間距與 16 個頻道以下的產品。就頻道間 距(GHz)而言，薄膜波長濾波器為 200 GHz，若一昧要將其做成 100 GHz 或 50 GHz 的產品，將導致困難性增加、良率降低，成本也會增 加許多。不過，配合去年開始商品化的波長間隔器技術，便可將頻道 間距縮小，並加倍頻道的數目，波長間隔器扮演的角色相對重要。如 此頻道間距可提高一倍，從而可使較便宜的光學鍍膜式高密度波長多 工/解多工器也可用於 50 GHz 的頻道間距，如圖 4-1-1。
一顆通道間距為 50 GHz 的波長間隔器串接兩顆通道間距為 100 GHz 的波長間隔器可得到通道間距為 200 GHz 的輸出波長，如圖 4-1-2 以此種方式波長間隔器可與現有的高密度分波多工系統連結而 立即擴充於更窄通道間距的應用上，這種功能非常吸引對於長距離通 信需寬頻系統設計者，因為結合現有的薄膜波長濾波器或陣列式波導 光柵以產生兩倍或四倍通道數之新的寬頻系統將會降低花費與設計
週期。
圖 4-1-1 波長間隔器功能圖
圖 4-1-2 波長間隔器串接圖
以圖 4-1-2 作為 32 通道的高密度分波多工系統則每一輸出將有 八個通道，最初系統可能只用到八通道的一條輸出，而當頻寬需要再 增加時此時可在未曾使用的輸出阜上加入光發射器與濾波器這種通
信系統設計常見於都會區網路上，另一種常見方式為在節點上塞入或
Input beam
Output port 2
Output port 1
Beam Splitter
R 2 <1 R=1 Gires – Tournois
Etalon d d
L2
Gires - Tournois
Etalon
光波長間隔器製造步驟如下：
(1) Input Beam:光訊號輸入端為一含光纖連接器之準直器方便與輸 入端連接。
(2) Beam Splitter:50:50 分光器以便將入射光分為兩路。
(3) Gires-Tournois Etalon:前端反射率小於一後端反射率等於一，共 振腔長依所需週期而定。
(4) Output Port 1:輸出端連結一準直器以便將偶數通道訊號輸出。
(5) Output Port 2:輸出端連結一循環器以便將奇數通道訊號輸出。
(6) 將各元件置於石英基板上調整 Gires-Tournois Etalon 到分光器 的距離以便得到所需的干涉圖形，然後以環氧樹脂黏結固定。
4.3 光波長間隔器之原理
我們將從理論公式著手，進行光波長間隔器之理論分析及模擬 其結果。我們首先討論 GIRES - TOURNOIS 干涉儀的理論，知道其 對相位的影響，再進而運用到光波長間隔器。最後利用一個 GIRES - TOURNOIS 干涉儀或兩個 GIRES - TOURNOIS 干涉儀進行模擬、分 析與討論。
4.3-1 GIRES – TOURNOIS 干涉儀
φ
改變而改變。現在當我們假設前面的鏡子其反射率使用 R＝0、0.2、0.5、0.8、
0.9 等不同的反射率，可經由上面的所推導的公式帶入，我們可得如 圖 4.3-1 的結果，藍色線為 R＝0、黃色線為 R=0.2、紅色線為 R＝0.5、
綠色為 R＝0.8、黑色線為 R＝0.9，我們可以由圖 4.3-1 很容易的發現，
當我們的反射率越來越大的情況下，其反射的相位移變化越明顯，在 靠近
φ
=m π
、m 為整數的地方其相位移的變化最為劇烈，也因此我們 可以利用 GIRES – TOUNROIS 干涉儀的這種特性來運用到我們光波 長間隔器。經過適當的設計，我們可以利用 GIRES – TOURNOIS 干 涉儀調整相位，來達到光波長間隔器的各種特性的改良。以下我們將 光波長間隔器分為兩類，一為使用一個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀，二為使用兩個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀，進而探討一個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀跟兩個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀對光波長間隔 器特性的影響。
圖 4.3-1 反射率與相位對相位移之關係圖
TOURNOIS 干涉儀兩種架構如圖 4.3-2 及圖 4.3-3，以下我們將詳細
Input beam
Output port 2
Output port 1
Beam Splitter
Gires – Tournois Etalon
4.4 光波長間隔器之模擬
本節將討論以一個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀與兩個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀為架構的光波長間隔器，詳細探討其理論分析與 模擬結果。
4.4-1 一個 GIRES–TOURNOIS 干涉儀的光波長間隔 器
如圖 4.3-2 所示，其基本的架構是以 Michelson 干涉儀為主，將 右邊的鏡子改為 GIRES – TOURNOIS 干涉儀，利用 Michelson 干涉儀 兩臂長的差和 GIRES – TOURNOIS 干涉儀改變相位移的功能，來達 到光波長間隔器窄頻、平坦化的功效。
在傳統的 Michelson 干涉儀，它輸出端的強度是一種弦式的輸出 且跟頻率有關，它的強度我們可以表示為
(
2 1)
GIRES – TOURNOIS 干涉儀加上普通鏡子所組成的光波長間隔器，相 位移的差φ φ
2− 1可以表示成[4]離 d＝1.5 mm，圖 4.4-1 為使用傳統 Michelson 干涉儀所設計的光波長 間隔器與我們現在所使用一個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀的光波長
離 d＝1.5 mm，圖 4.4-1 為使用傳統 Michelson 干涉儀所設計的光波長 間隔器與我們現在所使用一個 GIRES – TOURNOIS 干涉儀的光波長