第一章 緒論
1.1 研究動機
傳統檢測 pH 值有許多方法，可利用 pH 試紙、pH 指示劑、pH 計等， pH 值在科學上涵蓋很廣，主要表現在生物醫學[1]、環境研究 [1]、化工生產[1]及臨床診斷[1]等，因為 pH 值具有影響化學反應的 結果，所以監測 pH 值變得十分重要，光纖感測器優於一般傳統感測 器的地方為光纖感測器可製作為全光纖的感測器。
光纖感測器已發展了許久，始終在光電領域的地位屹立不搖，因 光纖具有質量輕、低傳輸損耗、耐腐蝕、不受電磁干擾、可撓性高等 特性。應用範圍極為廣泛，像是能感測應力[2]、溫度[3]、氣體濃度 [4]、液體折射率[5]、溼度[6]等，而本篇所應用的光纖性質以光纖本 身的折射率特性作為探討的基準點。
若能將光纖光柵感測器的優點充分發揮並將其應用於各種工 業、民生上所需的監測系統，必定能使系統提供更穩定及更高的準確 性。
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1.2 研究目的
目前已有許多學者從事有關光纖光柵之研究，光纖光柵大致上可 分為長週期光纖光柵[7]與短週期光纖光柵[8]，而本實驗所探討的主 要以長週期光纖光柵作為理論基礎。由於光纖的發明與應用，使得傳 統以銅線為傳輸的工具及以電子元件作為感測器的方式獲得改善。因 光纖感測器也可達成一般傳統感測器所能完成的感測，如氣體、壓 力、磁力、液位、液體流量與溫度之量測。所以光纖感測器之研究，
將是人類邁向全光路監測系統實用化的一大指標。
空氣間隙型長週期光纖光柵其製程包含光纖拋光、光纖微影、光 纖蝕刻等製程製作而成，以此作為感測器的主要架構，進而利用空氣 間隙型長週期光纖光柵對折射率有靈敏度的特性，讓待測液體與光柵 產生光學反應，造成光柵折射率變化，影響光柵損失峰波長飄移，藉 由觀察及記錄損失峰波長之飄移作為感測待測液體折射率變化的依 據。
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1.3 研究方法及本文架構
本專題論文內容提出以空氣間隙型長週期光纖光柵為主體之 pH 感測器。空氣間隙型長週期光纖光柵之製作包含光纖拋光(Fiber Polishing)、光纖微影(Fiber Micro-Lithography)、光纖蝕刻(Fiber Etching) 等製程技術，來完成空氣間隙型長週期光纖光柵，以此為感測器主 體，分別量測 pH 值不同之酸性與鹼性溶液。利用空氣間隙型長週期 光纖光柵對折射率有靈敏度的特性，讓待測液體與光柵產生光學反 應，造成光柵折射率變化，影響光柵損失峰波長飄移，再使用光頻譜 分析儀進行觀測，最後探討長週期的損失峰波長漂移與酸鹼pH 值之 關係。本篇所使用不同pH 值之酸鹼溶液，酸是以鹽酸(HCl)稀釋調配 而成；鹼是以氫氧化鈉(NaOH)稀釋調配而成。
本專題研究共分五章節，第一章主要是在說明研究動機、目的與 簡述研究方法。第二章則是在論述長週期光纖光柵之光學特性與基本 理論。第三章是介紹空氣間隙型長週期光纖光柵之理論分析及製作。
第四章說明光纖感測酸鹼pH 值之實驗與分析。第五章是結論及未來 展望，最後則是參考文獻。
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(Core)纖核 纖殼
(Cladding) 保護覆膜 (Jacket)