實驗量測結果

在實驗中，首先必需決定適合做為長波段 ASE 光源的摻鉺光 纖長度。選用適當長度的摻鉺光纖後，從架構和不同的反射量的考 量下，可以有各種的光源輸出，架構有 SPF、DPF、SPB 和 DPB 四種，復行架構的反射量則有 4%、8%和 80%三種。調整幫激雷射 的光功率，記錄在各種幫激功率下的光源特性。

3.2.1 摻鉺光纖長度

摻鉺光纖的長度影響輻射的 ASE 頻譜落在 C-band 或 L-band，

欲輻射出 L-band 的 ASE，光纖的長度需比輻射 C-band ASE 的長。

我們共有三種長度的摻鉺光纖，分別為 60 公尺、100 公尺和 130 公尺。在幫激功率 100 mW 時，分析各種架構在不同的反射量時的 光源特性，我們討論的架構有 SPF、DPF、SPB 和 DPB，反射量有 4%和 80%兩種，共有六種光源。圖 3.6 至圖 3.8 分別是不同光纖長 度的光源輸出功率、平均波長和線寬，圖中有些長度的資料點未標

示出來，這是因為在該情況下，光纖產生瞬間的 lasing 現象。發生 此現象的原因可能是反射的 ASE，產生被放大的雷利後散射，在光 纖中與反射端的光纖反射鏡形成暫時的共振腔，而發生瞬間的 lasing。發生此雜訊，光源輸出將變得不穩定，因此光源不能操作 在發生 lasing 的情形下。

從輸出功率、線寬和平均波長三個光源特性考慮，100 公尺的 摻鉺光纖是較適合的光纖長度，此時的輸出功率大於 10 mW，光源 線寬超過 24 nm。當光纖長度為 60 公尺時，光源的線寬將不超過 24 nm。在 130 公尺的光纖長度，雖然 SPF 的光源線寬可以超過 50 nm，但是功率只有 0.1 mW。在光纖長度為 60 公尺和 100 公尺，

其光源特性比較 100 公尺時，不是輸出功率就是光源線寬變得較 差，因此 100 公尺是較適合的光纖長度。選定摻鉺光纖的長度後，

我們接著討論的是在不同幫激功率下，各種架構的 ASE 光源特性。

3.2.2 輸出功率

幫激雷射是摻鉺光纖中粒子發生居量反轉的能量來源，不同的 幫激功率耦合進摻鉺光纖，會使摻鉺光纖產生不同程度的粒子反轉 程度，而影響其輻射出的 ASE 光功率。圖 3.9 是調整不同的幫激功 率，所得到的 ASE 光源功率。從圖中的曲線可看出，光源的輸出 功率隨著幫激功率的增加而遞增，前向幫激架構的光源功率比後向 架構小，最小的是 SPF 架構，在 100 mW 的幫激功率下，其輸出功 率僅 0.1 mW。DPF 架構比 SPF 架構的輸出功率大，反射端的反射 量為 4%時，在 100 mW 的幫激功率下，其最大的功率為 11.25 mW。

在 8%的反射量時，以 100 mW 的幫激功率幫激摻鉺光纖，可得到 13.8 mW 的 ASE 輸出功率。同樣 100 mW 的幫激功率去幫激摻鉺 光纖，在反射量為 80%的 DPF 架構，光源的輸出光頻譜會出現 lasing。將幫激功率下降至 80 mW，才不會產生 lasing 的現象，此 時 ASE 的功率為 11.02 mW。在固定的幫激功率下，前向架構的光 源功率大小之順序為反射量 80%的復行架構，反射量 8%的復行架

構，反射量為 4%的復行架構，最小的是單行架構。

後向幫激架構的三條曲線幾乎重疊，不論是單行或復行架構，

在固定幫激功率時，其 ASE 輸出功率相差在 0.1 mW 以內，可以視 為具有一樣的功率。此顯示後向幫激架構的 ASE 光源輸出功率，

不受反射端不同反射率的影響。後向幫激架構在 100 mW 的幫激功 率時，其 ASE 光源的輸出功率為 28.8 mW，比前向幫激架構的輸 出功率大了 2 倍以上。

3.2.3 光源頻譜

後向幫激架構的三種 ASE 光源，其在幫激功率為 100 mW 時 的頻譜如圖 3.10，三種光源的頻譜曲線幾乎重疊，此與圖 3.9 的輸 出功率曲線相吻合。功率分佈範圍從 1510-1630 nm，在 1530 nm 附 近有一個小突起，這與 C-band ASE 頻譜在 1530 nm 的突起類似。

光功率分佈從 1510 nm 短波長逐漸增加至 1560 nm 附近有最高的頻 譜隆起，在往長波長方向，光功率逐漸下降。從頻譜可知，此光源 的頻譜並無平坦的區域，在光源的應用上可能受限。在 1590-1620 nm 區域，DPB 架構在反射量為 80%時的光源頻譜較 SPB 和 DPB 反射 量 4%時的位準高，此乃前向 ASE 被光纖反射鏡以較高的 80%反射 量反射回摻鉺光纖，而被放大所致。因為前向的 ASE 功率很小，

經過波長耦合器的功率衰減，在反射端 4%的低量反射下，反射回 摻鉺光纖的功率極小，因此頻譜與 SPB 的光源頻譜幾乎重疊。

圖 3.11 為前向幫激架構的光源在幫激功率最大而不發生 lasing 所記錄的頻譜，單行架構的光源輸出功率較低，其頻譜分佈的功率 位準也最低，約在-45 dBm 附近，分佈的範圍從 1570-1630 nm。從 DPF 架構的頻譜分佈，可看出其輸出功率比 SPF 架構大。DPF 架 構在 4%反射量時，其頻譜分佈約在 1565-1605 nm 之間，在 1570 nm 處有一個約 2.4 dB 的突起，而在 1580-1600 nm之間則有一段約20 nm 的平坦區域。若反射量為 80%的 DPF 光源，其頻譜分佈則往長波

長偏移，分佈範圍在 1570-1610 nm 之間，隆起的區域則在 1600 nm 波段，整個光源的頻譜分佈，並無平坦的區域。反射量 8%時，光 源頻譜為各架構中最平坦，在 1565-1605 nm 有平坦的區域，其ΔP 為 1.2 dB。復行架構因為在反射端有反射，較高功率的後向 ASE 在反射端被反射回摻鉺光纖，此信號被摻鉺光纖放大或對摻鉺光纖 進行再幫激，其幫激效益較高，故在輸出端輻射出的 ASE 功率必 較單行架構高，功率位準也較高。

3.2.4 平均波長與線寬

圖 3.12 為 SPB 架構在不同幫激功率下的 ASE 光源頻譜，光源 頻譜的功率位準隨幫激功率的增加而漸增，其中在 1560-1600 nm 的增加幅度比較短波段 1510-1560 nm 稍大，所以其平均波長會隨 幫激功率增加而往長波長移動。後向幫激架構的三種 ASE 光源頻 譜和特性曲線幾乎重疊，因此我們在此僅就 SPB 架構提出分析。

圖 3.13 為七種單幫激架構 ASE 光源的幫激功率對平均波長的曲線 圖，後向幫激架構三種光源因為頻譜重疊，其平均波長亦重疊。後 向幫激架構的光源頻譜分佈很廣，範圍從 1510-1600 nm，在 1560 nm 處有一個較高的隆起區域，經過式(2.1)的計算，平均波長落在功率 位準較高的 1560 nm 附近。當幫激功率從 20 mW 增加到 100 mW，

光源的平均波長從 1557.4 nm 移至 1559.6 nm，往 1560 nm 方向移 動了 2.2 nm。光源的線寬對幫激功率的關係如圖 3.14，後向幫激架 構的光源線寬隨幫激功率的增加而減少，原因是光源頻譜在 1560 nm 附近的隆起，其功率位準的增加幅度較其他波段大，因此在式(2.2) 的計算，其加權較重，線寬因而減少。在幫激功率 20 mW 時線寬 為 30 nm，幫激功率增至 100 mW 時，線寬變為 24 nm。

前向幫激架構的光源，在不同的幫激功率下，其平均波長隨幫 激功率增加而往較短波長方向移動，光源線寬則無一定的變化。從 圖 3.15 的 SPF 架構光源頻譜可對應其在不同幫激功率時的平均波 長變化，當 20 mW 的低幫激功率時，光源頻譜的最高點約在 1620 nm

處，幫激功率漸增時，其頻譜最高位準點往短波長方向移動，而頻

圖 3.18 為 DPF 架構反射量 8%時在各幫激功率下的頻譜圖，光 源功率位準隨幫激功率的增加而漸增，其頻譜分佈同時往 C-band 方向延伸，而頻譜的平坦度也隨幫激功率的增加而逐漸平坦，在幫 激功率 100 mW 時，光源的平坦度最佳，其ΔP 為 1.2dB。平均波 長在 40 mW 幫激時為 1596.2 nm，在 100 mW 幫激時為 1585.7 nm，

變化趨勢與反射量 4%及 80%時一致。頻譜線寬則隨幫激功率增加 而漸寬，在 40 mW 幫激時線寬為 33.5 nm，100 mW 幫激時線寬增 為 40.9 nm。