本整合型計畫跨領域整合機械、電子與光電等不同專長教授，針對微型慣性 感測元件的關鍵技術進行深入研究。子計畫(一)：主動式相位訊號模組設計研 究，針對微型慣性感測元件的新式信號調變方法進行理論分析，並設計系統中光 源與光學路徑等相關參數，以及爲末端量測實行設計信號處理程式以及即時信號 處理之電路，實際進行系統量測值之校正與精密度、準確率之判斷與修正。子計 畫(二)：光路分光處理單元研製，主要針對微型慣性感測元件輸出的微弱多光束 干涉相位訊號，設計適當窄帶濾波片將特定波長訊號擷取，以供子計畫(一)進行 訊號解調變電路分析之用。此外將利用 SiO2 on Silicon 光波導製程技術，取代光 纖光路設計，作為微型慣性感測元件的光學訊號傳輸路徑，以確保元件組裝精確 度，並提升抗震封裝設計，以混成積體化(Hybrid Integration)方式，將光學次系統
及電氣次系統整合在此矽光學平台，構成完整的光電系統晶片。子計畫(三)：微
Signal Processor (Demodulation
Photodiode- LED Q
Photodiode-I
Housing Beam splitter
2
Beam splitter 1
Micro inertia sensor
Silicon Cap Quartz
為驗證信號解調理論，我們採用統一的光纖架構，讓光路更為簡單且信號較穩 定；待確認理論無誤且可實現後，此技術便會轉移至微型慣性感測模組。整合模 組時可能的困難大致上為 1. 信號的穩定性與 2. 高頻的信號調變機制。
就信號的穩定性而言，模組中為求引信系統之便利性採用 LED 做為主光 源，又因為調變機制與感測端的設計，會有光在自由空間(Free space)中傳遞與光 纖(Fiber)中傳遞兩種方式的轉換，採用 LED 光源會令光路中避免光衰減的難度 大大提升，必須針對光路再進行特殊設計，例如設計良好的 Couple Device 讓 Free space 中的光盡可能打入光纖。而針對此整合項，我們亦已進行初步實驗與驗證，
發現光強不足的問題會使感測端因感測位移產生之光強變化太微弱而無法偵 測，為改善此問題可能必須在尋找更強之光源、使用更高放大被率之光偵測器 等。但是放大信號同樣會放大雜訊，所以除了針對系統進行隔離外界訊號之干 擾，如何更精準採用濾波方式將渴求之信號解出也是一個可考量之方向。
而像 LED 此種寬頻且成高斯分佈之光源在 Free space 上傳遞容易擴散而使 光強大幅衰減，除了使用特殊透鏡組進行光學設計使光盡量減小擴散，系統中 Free space 的部分也應盡可能縮小，甚至分光的效果可以用 Fiber Coupler 來取代 Free space 方式中的 Beam Splitter。另一改善方式為嘗試使用 Multi-mode Fiber 取 代 Single-mode Fiber，並驗證 Multi-mode Fiber 中 Fabry-Perot 干涉信號不會被破 壞，如此便可利用 Multi-mode Fiber 較高的光傳輸效益增強信號。
而因為系統整合所需的信號頻率較為高頻，信號調變所給予頻率則需要至少 十倍於量測信號之頻率，此對於使用 PZT 進行調變將是是一個挑戰，對於系統 整合則會造成設計與實用上的負擔。因此研究於更高頻率且更簡易之調變機制將 會是下半年計畫執行時的重點。