本章節我們將進行一連串的量測分析，而這些量測所得數據將作 為我們設計製作silicon bench 所需之數據。第一節我們以輸入端與輸 出端皆為單模光纖做量測分析，而第二節我們把輸入端與輸出端改為 光纖透鏡，第三節我們將輸入端改為光纖透鏡而輸出端為單模光纖，
第四節則將輸入端改為單模光纖而輸出端改為光纖透鏡。
3-1. 結構(一)之量測分析
我們將大小 300 µm × 300 µm 厚約 53 µm 的 TFF 與單模光纖夾角 45 度，1.31 µm 入射光源將穿透 TFF 傳輸至另一單模光纖輸出端，而 1.55 µm 入射光源將被 TFF 反射至另一多模光纖，再由光檢器接收。
圖3-1-1 為其量測結構(一)示意圖，圖 3-1-2 為量測(一)的照片。
圖 3-1-1、量測結構(一)示意圖。
圖 3-1-1、量測結構(一)俯視圖。
1310 nm 1550 nm 1310 nm
1550 nm
SMF SMF
MMF TFF
當1.31 µm 入射光源經單模光纖穿透 TFF 傳輸至另一單模光纖輸 出端時，其插入損耗為5.99 dB，而 1.55 µm 入射光源被 TFF 反射至 另一多模光纖，其插入損耗為 0.4 dB，多模光纖所受到的 Crosstalk 為42 dB。
我們可以發現入射光源1.31 µm 的損耗會這麼大，其大部分的損 耗還是因為單模光纖輸入端與單模光纖輸出端距離太大，距離大約為 200 µm，光場發散太大，當 1.31 µm 入射光源經單模光纖穿透 TFF 傳輸至另一單模光纖輸出端時，光場發散較大，以致於會有較大的損 耗。也有一部分來至於 TFF，因為在研磨的過程中，也會造成 TFF 表面的不平整或損傷，以致於當 1.31 µm 穿透 TFF 會有散射的現象發 生。
表 3-1-1、量測結構(一)之量測數據 λ (入射波長) 1310 nm 1550 nm Insertion loss 5.99 dB 0.4 dB
Crosstalk 42 dB
3-2. 結構(二)之量測分析
600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Distances (µm)
Insertion loss (dB)
圖 3-2-2、距離與損耗之關係圖(一)。
1310 nm
Lens fiber 1310 nm Lens fiber
當光纖透鏡與光纖透鏡距離約為800 µm 時有一個最佳值，插入 損耗為0.45 dB。接著我們將大小 300 µm × 300 µm 厚約 53 µm 的 TFF 與光纖透鏡夾角 45 度，1.31 µm 入射光源經光纖透鏡穿透 TFF 傳輸 至另一光纖透鏡輸出端，而 1.55 µm 入射光源將被 TFF 反射至另一多 模光纖，再由光檢器接收。圖3-2-3 為其量測結構(二)示意圖，圖 3-2-4 為量測(二)的照片。
圖 3-2-3、量測結構(二)示意圖。
1310 nm
1550 nm
MMF
Lens fiber 1310 nm 1550 nm Lens fiber
當 1.31 µm 入射光源經光纖透鏡穿透 TFF 傳輸至另一光纖透鏡輸 出端時，其插入損耗為0.66 dB，而 1.55 µm 入射光源被 TFF 反射至 另一多模光纖，其插入損耗為0.25 dB，多模光纖所受到的 Crosstalk 為35.79 dB。我們可以清楚看到當以光纖透鏡為 1.31 µm 入射光源輸 出輸入端時，比以單模光纖為 1.31 µm 入射光源輸出輸入端特性更 佳，其插入損耗從 5.99 dB 降為 0.66 dB，1.55 µm 入射光源被 TFF 反 射至另一多模光纖，其插入損耗亦從0.4 dB 降為 0.25 dB。
表 3-2-1、量測結構(二)之量測數據 λ (入射波長) 1310 nm 1550 nm Insertion loss 0.66 dB 0.25 dB
Crosstalk 35.79 dB
3-3. 結構(三)之量測分析
200 300 400 500 600 700
Insertion loss (dB)
圖 3-3-2、距離與損耗之關係圖(二)。
1310 nm 1310 nm
Lens fiber SMF
由圖3-3-2 我們可以看出其耦合效率並非很好，當光纖透鏡與單 模光纖距離約為530 µm 時有一個最佳值，插入損耗為 5.02 dB。
做完測試之後，我們還是一樣將大小 300 µm × 300 µm 厚約 53 µm 的 TFF 與光纖透鏡夾角 45 度，1.31 µm 入射光源經由光纖透 鏡穿透 TFF 傳輸至另一單模光纖輸出端，而 1.55 µm 入射光源將被 TFF 反射至另一多模光纖，再由光檢器接收。圖 3-3-3 為其量測結構(三) 示意圖，圖3-3-4 為量測結構(三)的照片。
圖 3-3-3、量測結構(三)示意圖。
1310 nm
1310 nm 1550 nm
1550 nm
Lens fiber SMF
MMF TFF
圖 3-3-4、量測結構(三)俯視圖。
當1.31 µm 入射光源經光纖透鏡穿透 TFF 傳輸至另一單模光纖輸 出端時，其插入損耗為4.98 dB，而 1.55 µm 入射光源被 TFF 反射至 另一多模光纖，其插入損耗為0.43 dB，多模光纖所受到的 Crosstalk 為31.92 dB。
λ (入射波長) 1310 nm 1550 nm Insertion loss 4.98 dB 0.43 dB
Crosstalk 31.92 dB
表 3-3-1、量測結構(三)之量測數據。
3-4. 結構(四)之量測分析
200 300 400 500 600 700
Insertion loss (dB)
圖 3-4-2、距離與損耗之關係圖(三)。
1310 nm
Lens fiber
SMF 1310 nm
由圖 3-4-2 我們可以看出其耦合效率並非很好，當光纖透鏡與單 模光纖距離約為550 µm 時有一個最佳值，插入損耗為 4.98 dB。
測試完之後，我們將大小 300 µm × 300 µm 厚約 53 µm 的 TFF 與單模光纖夾角 45 度，1.31 µm 入射光源經由單模光纖穿透 TFF 傳 輸至另一光纖透鏡輸出端，而 1.55 µm 入射光源將被 TFF 反射至另一 多模光纖，再由光檢器接收。圖 3-4-3 為其量測結構(四)示意圖，圖 3-4-4 為量測結構(四)的照片。
圖 3-4-3、量測結構(四)示意圖。
1310 nm
1550 nm SMF
MMF TFF
Lens fiber 1310 nm 1550 nm
圖 3-4-4、量測結構(四)上視圖。
當1.31 µm 入射光源經單模光纖穿透 TFF 傳輸至另一光纖透鏡輸
出端時，其插入損耗為5.25 dB，而 1.55 µm 入射光源被 TFF 反射至 另一多模光纖，其插入損耗為0.28 dB，多模光纖所受到的 Crosstalk 為42.19 dB。
λ (入射波長) 1310 nm 1550 nm Insertion loss 5.25 dB 0.28 dB
Crosstalk 42.19 dB
表 3-4-1、量測結構(四)之量測數據。
3-5. 量測分析與討論
經過這四種量測結構的測試，我們發現當以光纖透鏡為 1.31 µm 入射光源輸出輸入端時，其特性最佳。當1.31 µm 入射光源經光纖透 鏡穿透TFF 傳輸至另一光纖透鏡輸出端時，其插入損耗為 0.66 dB，
而 1.55 µm 入射光源被 TFF 反射至另一多模光纖，其插入損耗為 0.25 dB。
我們將依據這些量測數據設計兩種 silicon bench 的光罩，第一種 是以單模光纖為傳輸通道的雙向光收發模組，而第二種是以為光纖透 鏡傳輸通道的雙向光收發模組，我們將比較這兩種雙向光收發模組的 特性。