第二章 理論基礎
2.2 光纖微透鏡製作方法
2.2.3 研磨法
利用研磨機對裸光纖端面進行研磨加工，藉由控制光纖與研磨盤間的相對位置 與研磨盤轉速，來研製出所需之光纖端面外型。
1989 年，John H. Mitch 提出以步進馬達週期性伸縮光纖，以改變研磨盤對於 光纖的正向壓力，藉此改變材料移除率，製作非對稱光纖斷面(如圖 2.7 所示)；但 其步進馬達必須精準控制於微米等級的解析度 [13]。
(a) 以步進馬達精密定位光纖透鏡之研磨台
(b) 預計成型之端面各視圖
圖 2.7 步進馬達精密定位光纖透鏡之研磨台及預計成型之端面
1995 年，美國康寧(Corning)公司的 Robert A. Modavis 與 Thomas W. Webb 提 出雙楔型光纖透鏡 (Double-Wedge-Shaped Fiber Endface) (如圖 2.8 所示) [Modavis, 1995][2]。
圖 2.8 用以耦合橢圓光束之雙楔型光纖透鏡
2001 年，Hidehiko Yoda 與 Kazuo Shiraishi 提出使用楔型漸變折射率型多模光 纖連接於單模光纖頭端(Graded-index Fiber Tip)作為其透鏡(如圖 2.9 所示) [Yoda, 2001][3]。
圖 2.9 楔型漸變折射率型多模光纖連接於單模 光纖尖端形成透鏡
2004 年 ， 葉 斯 銘 與 呂 昱 寬 等 人 提 出 四 角 錐 型 光 纖 透 鏡 (Quadrangular-Pyramid-Shaped Fiber Endface, QPSFE) (如圖 2.10 所示) [S. M. Yeh, Y.
K. Lu, 2004]。隔年，葉斯銘等人提出錐式楔型光纖透鏡(Conical-Wedge-Shaped Fiber Endface, CWSFE) (如圖 2.11 所示) [S. M. Yeh, S. Y. Huang, 2005][4]。
（a）光纖端面示意圖 (b）光纖透鏡示意圖
(c）光纖端面示意圖 (d）光纖透鏡示意圖 圖 2.10 四角錐型(QPSFE)光纖端面及其透鏡
（a）光纖端面示意圖 （b）光纖透鏡示意圖
（c）光纖端面示意圖 （d）光纖透鏡示意圖 圖 2.11 錐式楔型(CWSFE)光纖端面及其透鏡
2006 年，劉育達與蔡穎堅 [劉育達, 2006][6] 研發出非對稱光纖端面研磨機機 構，使光纖與研磨盤之正壓力做周期性變化，藉此改變材料移除速率，以一次研磨 之橢圓錐型光纖端面 (如圖 2.12 所示)。隔年，林啟中等人 [林啟中, 2007][15] 提 出將非對稱橢圓錐型光纖端面利用電弧熔燒形成非軸對稱橢圓錐光纖透鏡 (如圖 2.13 所示)。
.
圖 2.12 橢圓錐型光纖端面
圖 2.13 橢圓錐型光纖透鏡
2007年，曹建樑與蔡穎堅 [曹建樑, 2007][16] 進一步改良，以扭力控制光纖之 正壓力，搭配不同波型之電壓，設計出可研磨多邊形光纖端面之扭力控制光纖端面 研磨機構，所研磨出各式光纖端面 (如圖2.14所示)。
圖 2.14 以扭力控制光纖研磨機構所研磨出各式光纖端面
2008年，謝銘駿與蔡穎堅 [謝銘駿, 2008][17] 研發出一雙變曲率光纖端面研磨 機構，其所研磨出之光纖軸切面與徑切面均為變曲率，利用位置控制同步且週期性 地改變光纖與研磨盤間之相對位置，來控制光纖端面任意點之材料移除率，以一次 研磨程序，研磨出所需之端面。其所研磨之近似雙變曲率光纖端面，如圖2.15所示。
圖 2.15 近似雙變曲率光纖端面
隔年，陳俊宏、黃廣淼與蔡穎堅進一步改良、改善機台與製程參數，使機構 能實現三軸同動連續研磨，其所研磨之雙變曲率光纖端面，如圖2.16 所示[國科會 計畫 NSC 97-2221-E-230-011 結案報告]。
(a) 俯視圖 (b) 側視圖 圖 2.16 一次成型連續研磨雙變曲率光纖端面