子計畫三
第三年中，我們成功地驗證以一個動態可調式光切換開關做為光電取樣元件，以非同步 取樣方式對 2.5Gbps 的傳輸信號做監控，利用低速(數百 MHz)取樣頻率對高速(數十 GHz)信 號做取樣，避免電路對高頻訊號作處理的複雜度，將取樣後訊號以統計方式分析，進而估算實 際 Q 值。並搭配光學元件具有對色散做補償的能力，可利用即時估算出系統的 Q 值，當系統發 生 Q 值下降的情形時，以溫度控制的方法動態回授去控制析光器濾波波長的位置，達成色散補 償效果，使系統自動維持於最佳的信號品質狀態。
我們採用一個 Fabry-Perot (FP) etalon 光濾波器元件加在雷射後端，降低頻率啁啾 的效應，這個方法最大的好處是只需要ㄧ個簡單的光學元件就可以同時補償多個雷射，並且 可以與雷射封裝在一起，實驗結果證實使用這個方法可以延伸傳輸距離到 75 公里左右而不 需要作色散補償。
我們也探討半導體光放大器中的交叉極化調變機制，利用此一物理機制製作波長轉換 器並找出波長轉換器的最佳工作條件及功率動態範圍。以誤碼率 10-9下的功率償付値(power penalty)小於 1 dB 的基準來看，以一對一交叉極化調變波長轉換器而言，輸入信號光功率 的動態範圍約 6 dB；而一對二的情況則有 5 dB 的動態範圍。此外我們也與交叉增益調變機 制之波長轉換器做比較，證實交叉極化調變的波長轉換器對功率變化並不會特別敏感。
我們提出以交叉極化調變機制改變交叉增益調變轉換信號在啁啾效應之極性，在適當 的信號光功率控制下，也可提升交叉增益調變轉換信號之明滅比，使得該轉換機制在傳輸應 用上更具可行性。
子計畫一 期刊
期刊 期刊 期刊論文論文論文論文
1. H. -C. Lee, S. -C. Lee, Y. -P. Lin, and C. -K. Liu, “All Si-based low operating-voltage and low power-dissipation device for optical interface,” IEICE Transactions on Communications,”
vol. E88-C, no. 7, pp. 1490-1494 (2005).
2. H. -C. Lee, S. –C. Lee, Y. –P.. Lin, and C. -K. Liu, "Interface-trap assisted emission in Si CMOS light emitting devices," accepted for publication in Japan Journal of Applied Physics,
including chirping,” AEU Int. J. Electronic Communications,” accepted for publication (2006)
會議會議 會議會議論文論文論文論文
1. C.-L. Tseng, S.-K. Liaw, C.-K. Liu, and J.-J. Jou, "Power equalized multiwavelength erbium-doped fiber lasers with stable wavelengths and variable output power," Optics and Photonics Taiwan'03, National Taipei University of Technology, Taipei, Taiwan, pp. 280-282, Dec., ( 2003).
2. C.-L. Tseng, J.-J. Jou, J.- H. Jain, C.-F. Chen, and C.-K. Liu, "Low-noise multiwavelength erbiumdoped fiber lasers with a fiber loop mirror and cascaded FBGs in MOPA configuration,"
Proceedings of the 1st Applied Science and Technology, Kaohsiung, Taiwan, A-07, (2004).
3. 廖顯奎,劉政光,羅裕龍,鄭志鈞,黃振發,柯錦山,劉又瑞,"以光纖技術製作光纖通信用途之三 種高密度分波多工元件," 大學發展與產學合作大學校院學術論文發表暨研討會, 國立雲 林科技大學, B-143, (2004).
4. J.-J. Jou, C.-L. Tseng, C.-K. Liu, S.-L. Lee, and F.-S. Lai, "Applications of SPICE simulation to study optical fiber communication systems using the circuit model of a single-mode fiber,"
Opt. Photon. Taiwan’04, Tayuan, Taiwan, PB-SU1-15, (2004).
5. H.-C. Lee, C.-L. Tseng, S.-C. Lee, and C.-K. Liu “Current density enhanced Si light-emitting device for optical interconnect,” International Conference on Photonics, 2005STFOC, NTNU, May 18-21, 110-111 (2005)..
6. J.-J. Jou, and C.-K. Liu "An equivalent circuit model of erbium-doped fiber amplifier including amplified spontaneous emission," International Conference on Photonics, 2005STFOC, NTNU, May 18-21, 48-49 (2005)..
7. C.-L. Tseng, J.-J. Jou, H.-C. Lee, J.-H. Jian
a
,and C.-K. Liu, ”Design of multiwavelength erbium-doped fiber lasers with linear cavities in MOPA configuration,” International Conference on Photonics, 2005STFOC, NTNU, May 18-21, 150-151 (2005).8. H.-C. Lee, C.-L. Tseng, S.-C. Lee, W.-C. Cheng and C.-K. Liu “Si-based optoelectronic transmitter/receiver designs,” International Conference on Photonics, 2005STFOC, NTNU, May 18-21,60-61 (2005).
專利
1. Shyh-Lin Tsao, Lan-Chih Yang, Hsin-Chun Huang and Shu-Fen Hu, “FDTD simulation of An 1x2 Beam splitter Using Photonic Bandgap on SOI Wafer” Proc. of The 48th SPIE’s
2. Shyh-Lin Tsao and Chih-Shang Liu, “The Time Response of A Phase Modulated Mode-Locked Figure Eight Fiber Laser”, Proc. of The 48th SPIE’s Annual Meeting, San
Diego, C.A. U.S.A., Vol.5210, pp.147-156, 3-8 August, 2003.
3. Shyh-Lin Tsao and Chun-Wei Tsai, “Nano-Dots Effect in One Dimensional Photonic Bandgap Filter Based on SOI”, Proc. of The 48th SPIE’s Annual Meeting, San Diego, C.A.
U.S.A., Vol.5224, pp.138-146, 3-8 August, 2003.
4. Wen-Ming Cheng and Hen-Wai Tsao, Shyh-Lin Tsao, “Analysis of Microlens Arrays Effecient Optical Power Coupling for Vertical Cavity Surface Emission Laser Arrays”, Proc.
of The 48th SPIE’s Annual Meeting, San Diego, C.A. U.S.A., Vol.5225, pp.145-154, 3-8
August, 2003.5. Wen-Ming Cheng and Hen-Wai Tsao, Shyh-Lin Tsao, “Analysis of Integrated Chip of Core Pitch Matching Using Microlens Arrays”, Proc. of The 48th SPIE’s Annual Meeting, San
Diego, C.A. U.S.A., Vol.5174, pp.160-168, 3-8 August, 2003.
申請專利
1 “Tunable Optical Encoder and Decoder" 美國專利發明第6,504,969 B1 號, 專利期間: 2003 年1 月7 日至2020 年3 月3 日止,美國專利公報公告, 編號US 6,504,969 B1,共8
頁,Jan.7,2003.
2 “Silicon-on-Insulator Optical Waveguide Michelson Interferometer Sensor for Temperature Monitoring”美國專利發明第6,603,559 號,專利期間:2003 年8 月5 日至2020 年7 月7 日 止
3 “絕緣層上矽晶1 對2 之1.3µm/1.55µm 光波長多工/解多工器” 中華民國發明專利第 549460 號,中華民國專利公報公告,第19 卷,第12 期,編號549460,
pp.12149-12153,2003/08/21.
4 “ 自由空間動態光耦合裝置” 中華民國專利公報公告編號513584, pp.2049-2054,2002/12/11.
5 “絕緣層上矽晶積體化的可調式光塞取多工器”中華民國專利公報公告,第19 卷, 第12 期, 編號 594090, pp.10737-10750,2003/05/20.
子計畫三
1. 就本年度的預定進度而言，大部分工作項目進展順利且如期完成，已發表多篇論文於國際 期刊和研討會，部份項目正申請專利。主要技術成果為：
(1) 以非同步取樣技術對光信號品質監控之研究以非同步取樣技術對光信號品質監控之研究以非同步取樣技術對光信號品質監控之研究以非同步取樣技術對光信號品質監控之研究
以一個動態可調式光切換開關做為光電取樣元件，以非同步取樣方式對 2.5Gbps 的傳
算出系統的 Q 值，當系統發生 Q 值下降的情形時，以溫度控制的方法動態回授去控制析光器 濾波波長的位置，達成色散補償效果，使系統自動維持於最佳的信號品質狀態。
(2) 改善直接調變雷射特性之方法改善直接調變雷射特性之方法改善直接調變雷射特性之方法改善直接調變雷射特性之方法
10Gb/s速率的直接調變雷射目前有商業化的產品，藉由使用直接調變雷射與CWDM 的技術，研究報告驗證在都會型網路的傳輸距離內，可以將傳輸容量增加到320 Gb/s。然 而，使用一般單模光纖(色散值為17ps/nm•km)做傳輸介質時，在沒有作色散補償情形下，
直接調變雷射的頻率啁啾特性與單模光纖之色散作用下，將嚴重地限制最大的傳輸距離。
當資料速率到達10Gb/s以上，大部分的直接調變雷射在1550nm波段只能傳輸10公里 左右的單模光纖，主要受限的原因是雷射本身的頻率啁啾效應，這樣的傳輸性能不能夠 符合大部分都會型網路的應用需求，所以實際上現有的系統中，網路建設者必須使用體 積大或者是價格昂貴的光源解決方法，如使用外部調變器或是EML。
因此我們採用一個Fabry-Perot (FP) etalon 光濾波器元件加在雷射後端，降低頻率啁 啾的效應，這個方法最大的好處是只需要ㄧ個簡單的光學元件就可以同時補償多個雷 射，並且可以與雷射封裝在一起，實驗結果證實使用這個方法可以延伸傳輸距離到75公 里左右而不需要作色散補償。
(3) 交叉極化調變為主的波長轉換器之研究交叉極化調變為主的波長轉換器之研究交叉極化調變為主的波長轉換器之研究 交叉極化調變為主的波長轉換器之研究
我們主要探討半導體光放大器中的交叉極化調變機制，利用此一物理機制製作波長 轉換器並找出波長轉換器的最佳工作條件及功率動態範圍。以誤碼率 10
-9
下的功率償付 値(power penalty)小於 1 dB 的基準來看，以一對一交叉極化調變波長轉換器而言，輸入 信號光功率的動態範圍約 6 dB；而一對二的情況則有 5 dB 的動態範圍。此外我們也與交 叉增益調變機制之波長轉換器做比較，證實交叉極化調變的波長轉換器對功率變化並不 會特別敏感。在 10 Gb/s 傳輸特性方面，交叉極化調變機制之轉換信號，在功率償付値小於 1 dB 的基準下，可傳輸距離達 40 km 的距離；但交叉增益調變機制轉換之信號，並無法進行 長距離的傳輸，主要是因啁啾效應為正向(與輸出光功率變化一致)的特性，加強了傳輸中 的色散效應，導致波形嚴重失真所致。在此我們提出以交叉極化調變機制改變交叉增益 調變轉換信號在啁啾效應之極性，在適當的信號光功率控制下，也可提升交叉增益調變 轉換信號之明滅比，使得該轉換機制在傳輸應用上更具可行性。
(4) 高密度分波多工系統的線上偏極化色散監測及補償
高密度分波多工系統的線上偏極化色散監測及補償高密度分波多工系統的線上偏極化色散監測及補償 高密度分波多工系統的線上偏極化色散監測及補償我們利用可調式聲光濾波器架設了一個線上、寬頻、能適應的及不用讓通訊中斷的 偏極化色散效應監控系統。本系統利用無載訊號的超寬頻自發輻射放大訊號作為參考信 號,無需中斷有訊號的光通訊系統,在接收端串聯多個可調式聲光濾波器去掃描超寬頻自 發輻射放大,並使用固定極化方式,適當的調變聲音頻率,可快速計算出偏極化色散值,偏極 化色散量測範圍可隨著串聯可調式聲光濾波器數量而算出數百 ps 的偏極化色散值。另外 針對已知的頻變方式之光訊號,可利用量測到該光訊號的極化程度去推導出群速延遲值。
期刊論文
(1) S.-.L. Lee, C.-J. Wang, P.-L. Jiang, I.-F. Jang, H.-W. Chang, C.-L. Yao, C.-C. Lin, W.-J.
Ho, X. Zhang, and Y.-H. Jan, “Two-Section Bragg-Wavelength-Detuned DFB Lasers and Their Applications for Wavelength Conversion”, IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 11, no. 5, 2005
(2) L.-W. Chung and S.-L. Lee, “Multimode-interference-based broad-band demultiplexers with internal photonic crystals,” Optics Express, vol. 14, no. 11, pp.
4923-4927, 2006.
(3) Y.-H. Lee, C.-L. Yang, M.-H. Chuang, H.-W. Tseng, Y.-S. Chou, H.-W. Tsao, and S.-L.
Lee, “Analysis and selection of optimum driving current combinations for tunable wavelength laser,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 48, no. 7, pp.
1417-1423, 2006.
(4) C.-L. Yao, S.-L. Lee, I.-F. Jang, W.-J. Ho, “Wavelength selectable lasers with bragg-wavelength detuned sampled-grating reflectors,” J. Lightwave Technol., vol. 24, no. 9, pp. 3480-3489, 2006.
(5) L.-W. Chung, S.-L. Lee, and Y.-J. Lin, “Principles and application of reduced beat length in MMI couplers,” Optics Express, vol. 14, no. 19, pp. 8753-8764, 2006.
會議論文
(1) S.-C. Lin and S.-L. Lee, “Simultaneous Performance Improvement on Two 10 Gb/s Channels with Directly Modulated Laser,” Optics and Photonics
Taiwan’05, Taiwan. Paper B-SA-IV 12-6.
(2) S.-C. Lin and S.-L. Lee, “Simultaneous Improvement on Two 10-Gb/s Channels with Directly Modulated Lasers,” The 11th Optoelectronics and Communications Conference (OECC2006), paper 4F1-5-5, Kaohsiung, Taiwan, 2006
(3) Jer-Shien Chen1, San-Liang Lee, Hong-Chang Kung, Hen-Wai Tsao, Fu-Hsiung Chen, “Dynamic Optical Field Analysis for Self-Pulsating Two-Section DFB Lasers”, The 11th Optoelectronics and Communications Conference (OECC2006), paper 5E1-5-1, Kaohsiung, Taiwan, 2006.
(4) San-Liang Lee, Chih-Jen Wang, Pei-Ling Jiang, Hong-Wei Chang, Hong-Chang Kung, Shu-Chuan Lin,Jer-Shien Chen, and Hen-Wai Tsao, “Two-Section DFB Lasers and Applications as Wavelength Converters and Clock Sources”, The 11th Optoelectronics and Communications
Conference (OECC2006), paper 5F1-1-1, Kaohsiung, Taiwan, 2006.
(5) Li-Chann, Wang, Ming-Feng Hsu, San-Liang Lee, “Dynamic Range of
“Experimental Investigation of all-optical Clock Recovery in Two-section DFB Lasers”, The 11th Optoelectronics and Communications
Conference (OECC2006), paper 6E1-3-1, Kaohsiung, Taiwan, 2006.
專利
(1) San-Liang Lee and Chun-Liang Yang,“Simultaneous Optical Isolation and Channel Monitoring System,” Patent No. US 6947139, September 20, 2005.