本計畫的各項研究成果及討論可分述如下：
A. DWDM 光纖光柵元件設計技術：
【說明】
我 們 發 展 出 利 用 Evolutionary Programming 的 方 法 來 設 計 最 佳 化 的 長 週 期
（long-period）及布拉格（Bragg）光纖光柵﹐也以實際應用的設計例子首次證明 可以利用最佳化的設計方法設計出較一般 Layer-Peeling 逆向設計方法更好的結 果。
Fig.1: Flow chart for Evolutionary Programming
Fig.2: Dispersion FBG designed by Evolutionary Programming
Fig.3: LPG Gain-flattening filter designed by Evolutionary Programming
B. DWDM 光纖光柵元件製作技術：
【說明】
過去幾年我們在實驗室中已建立如下圖中所示之精密光纖光柵逐段曝照系統：
Fig.4: Step-scan FBG exposure setup
也研發出兩種可以在一次掃描中製作出 dc-折射係數平坦化（true apodization）
與任意 ac-折射係數振幅及相位之光纖光柵的新方法﹐以及利用 side-diffraction 來 作 位 置 監 控 的 技 術 ， 並 實 際 製 作 出 DWDM OADM 模 組 中 所 需 之 窄 頻 無 色 散
（dispersionless）光纖光柵：
Fig.5: New FBG exposure scheme 1
Fig.6: New FBG exposure scheme 2
Fig.7: Side-diffraction position monitoring scheme
Fig.8: Fabricated dispersionless FBG
C. 新型光纖光柵色散特性量測技術：利用寬頻光源干涉式光相位量測方法來量測光纖 光柵反射光相位頻譜，從而可得出光纖光柵之色散頻譜。
【說明】
我們建立了如下圖(a)之色散特性量測實驗架構﹐使用白光干涉頻譜量測技術及下圖 (b)之新型信號處理技術來取出欲量測的相位頻譜資訊﹐最後由此相位頻譜資訊即可 得出所要之group delay 或 dispersion 頻譜資訊。針對一個光纖光柵的量測結果如下 圖(c)之所示﹐重複測量的驗證可以證明我們的 group delay 量測準確度大約是在 5ps 以內。和商用雷射調變量測設備的量測結果下圖(d)比較也顯示我們的方法有很好的 準確性。
(a)
(b)
A S E
O S A
5 0 / 5 0 c o u p l e r
F B G
M i r r o r C o l l i m a t o r P C
(C)
(d)
Fig.9: FBG dispersion measurement and results
D. 新型鎖模光纖雷射技術：
【說明】
我們在實驗室中已建立如下圖的混合式鎖模光纖雷射系統：
F o u r i e r T r a n s f o r m F i l t e r
I n v e r s e F o u r i e r T r a n s f o r m
T a k e t h e a n g l e ) (λ φ
)
int er (
λ
I
WDM
Fig.10: Asynchronous modelocked fiber laser
利用非同步調變的方式在 2GHz 的重複率下我們可以達到很穩定的飛秒級脈衝序列 輸出﹐脈寬 700fs﹐Super-Mode Suppression Ratio (SMSR)＞70dB。我們也已經初 步在 10GHz 的重複率下得到相對穩定的飛秒級脈衝序列輸出﹐脈寬為 816fs﹐
Super-Mode Suppression Ratio (SMSR)>70dB﹐量測的結果請見下圖。
-10 -5 0 5 10
Fig.11: Autocorrelation trace of the output pulses
9.990 9.995 10.000 10.005
Fig.12: RF spectrum of the output pulses
一般而言﹐在 10GHz 及更高重複率的鎖模光纖雷射其直接由雷射輸出的脈寬大都為 ps 的等級﹐很難直接得到 sub-ps 或 fs 等級之輸出﹐必須藉助於額外的腔外脈寬壓 縮才能得到 fs 等級之輸出。我們的雷射目前已經可以在 10GHz 直接有 fs 等級之輸 出﹐穩定度也很好。此雷射的 RF 頻譜有如下圖的調變頻率分量，將可用來作為進一 步穩定雷射腔長之用。
9.997650 9.997700 9.997750 9.997800
-80
Fig.13: RF spectrum of the output pulses (expanded view)
E. 光纖光柵光固子的量子理論：發展 1-D 布拉格光纖光柵光固子之量子理論﹐來研究 布拉格光纖光柵光固子的量子效應。
【說明】
光纖中的三次非線性光學效應加上光纖光柵的效應可產生很多有趣的現象﹐其中之 一即是 Bragg grating soliton 。因為有三次非線性效應﹐如果入射光的強度夠強﹐
即使入射光的波長以進入光柵的 bandgap﹐仍有可能可以在光柵中傳播﹐此即 Bragg grating soliton 及 gap soliton 現象。過去這種 Bragg grating soliton 的現象 已 被 實 際 觀 測 到 ﹐ 不 過 因 所 需 的 光 強 度 甚 大 （ > GW/cm2 ,several tens ps pulsewidth）﹐需大型雷射才能進行實驗（見下圖）。最近我們也發展出一套有關 Bragg grating soliton 問題的量子理論﹐預測了利用布拉格光纖光柵光固子將可 觀測到量子振幅壓縮（amplitude squeezing）的現象。這些古典及量子非線性現象 都非常有趣﹐有可能可以應用於全光信號處理及量子光學實驗等方面。
Fig.14: FBG solitons: simulation
Fig.15: Generation of FBG solitons
Fig.16: Amplitude squeezed FBG solitons F. 特殊光纖模擬分析程式：
【說明】
我們發展出針對 tapered fiber device 及晶體光纖的有限元素法模擬分析程 式，下圖即為針對 Square- and Rectangular-Lattice Holey Fibers with Elliptical Air Holes 的一些模擬結果。
(a) The structure of the square-lattice HF with elliptical (b) Illustration of the structure parameters.
air holes.
(c) The birefringence for the cases with Λ 1 µm= , a=0.6. (d). The propagation loss for the cases with Λ=2.32 µm, a=0.5, and s=0.52.
Fig.17: Simulation of photonic crystal fibers.
以上即是本計畫的一些主要成果，這些成果有許多以發表在國際期刊文獻或國內外會議之 上，並且仍繼續發展深入當中。
Λ Λ
d
xd
y
d