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於構裝雷射模組前,我們利用雷射銲接系統中之自動對準功能,

使光纖頭端之位置,能夠在自動對準之後,固定在其與雷射之最佳耦 光對準位置;而在對準過程中,如圖 4.25 所示,能夠從雷射銲接系 統中之電腦,取得光纖 X、Y 方向位移時雷射之耦光功率圖 (Z 方向 固定)。

為了探討四組雷射模組之對準偏移量的準確性,我們由光纖 X、

Y 方向位移時與雷射之耦光功率關係圖(如圖 4.25),求得 Z 方向固 定,光纖 X、Y 方向位移與雷射之耦光功率三者之關係所組成之高斯 曲面函數,再將此函數繪成光纖 X、Y 方向位移與耦光功率所構成的 高斯曲面,其方法如下:

首先假設雷射 Z 方向的位移不影響耦光功率的值,因此可以設光 纖 X、Y 方向位移與耦光功率三者之關係所構成之高斯曲面函數為:

P=C0 e-(C1X2+C2Y2) (4.9) 其中 P 為功率,X 為 X 方向位移,Y 為 Y 方向位移, 、 及 為 常數[12]。接著將 X、Y 方向位移與耦光功率關係圖中之最高點,以 及兩條曲線各取任意一點對應之座標值共三點,帶入式(4.9)中,即能 求得此高斯曲線之係數 、 及 ;此外將此高斯函數利用 Matlab 軟體,可以繪出此函數之光纖 X、Y 方向位移與功率所構成的高斯曲 面(如圖 4.26)。

C0 C1 C2

C0 C1 C2

最後將實驗量得之銲後及補償後光纖頭端之 X 與 Y 方向位移量 分別帶入式(4.9)中,即能夠求得其所對應理論之耦光功率(P),將理論 值與實驗中銲後及補償後量得之耦光功率做比較,即能夠初步判斷量 得之量測實驗結果是否相符。

圖 4.25 為模組一之光纖 X、Y 平面位移與雷射之耦光功率圖,

將最高點座標與兩條曲線之任意兩點座標帶入,能求得其對應之高斯 函數:

P=720e-0.027(X2+Y2) (4-10) 將模組一之光纖頭端銲後 X、Y 偏移量帶入式(4-10)中,可得到

理論功率值為 21.16μW,而實際銲後之耦光功率為 30μW;接著將補 償後 X、Y 偏移量帶入式(4-10)可得到理論值為 539μW,而實際補償 後之耦光功率為 520μW。圖 4.26 為將式(4.10)繪成三維之高斯曲面 圖。

Displacement of fiber in X and Y-axis (μm)

Power (μw)

圖 4.25 模組一之光纖 X、Y 方向位移與雷射之耦光功率圖

X-axis (μm) Y-axis (μm)

Power (μw)

圖 4.26 模組一之光纖 X、Y 方向位移與耦光功率所構成的高斯曲面

圖 4.27 為模組二光纖 X、Y 平面位移之雷射耦光功率圖,利用 同樣的方法,能夠求得其對應之高斯函數:

P=1070e-0.052(X2+Y2) (4-11) 將模組二之光纖頭端銲後 X、Y 偏移量帶入式(4-11),中可得到 理論功率值為 484μW,而實際銲後量得之耦光功率為 400μW;接著 補 償 後 所 得 之 理 論 值 與 量 得 之 耦 光 功 率 , 分 別 為 840μW 以 及 800μW。圖 4.28 為將式(4.11)繪成三維之高斯曲面圖。

圖 4.27 模組二之光纖 X、Y 方向位移與雷射之耦光功率圖 Displacement of fiber in X and Y-axis (μm)

Power (μw)

Y-axis (μm) X-axis (μm)

Power (μw)

圖 4.28 模組二之光纖 X、Y 方向位移與耦光功率所構成的高斯曲面

圖 4.29 為模組三之光纖 X、Y 平面位移之耦光功率圖,其高斯 函數為 :

P=1020e-0.049(X2+Y2) (4-12) 將模組三之光纖頭端銲後 X、Y 偏移量帶入式(4-12),可求得對 應 之 理 論 功 率 值 為 395μW , 而 其 實 際 銲 後 量 得 之 耦 光 功 率 為 310μW;接著補償後所得之理論值與量得之耦光功率,分別為 718μW 以及 750μW。圖 4.30 為將式(4.12)繪成三維之高斯曲面圖。

Power (μw)

Displacement of fiber in X and Y-axis (μm)

圖 4.29 模組三之光纖 X、Y 平面位移與雷射之耦光功率圖

Y-axis (μm) X-axis (μm)

Power (μw)

圖 4.30 模組三之光纖 X、Y 方向位移與耦光功率所構成的高斯曲面

圖 4.31 為模組四之光纖 X、Y 平面位移與雷射之耦光功率圖,

其高斯函數為:

P=1050e-0.051(X2+Y2) (4-13) 將模組四之光纖頭端銲後 X、Y 偏移量帶入式(4-13),可求得對 應之理論功率值為 410μW,與其實際銲後量得之耦光功率同為 410μW;接著補償後所得之理論值與量得之耦光功率,分別為 794μW 以及 830μW。圖 4.32 為將式(4.13)繪成三維之高斯曲面圖。

Power (μw)

Displacement of fiber in X and Y-axis (μm) 圖 4.31 模組四之光纖 X、Y 平面位移與雷射之耦光功率圖

X-axis (μm) Y-axis (μm)

Power (μw)

圖 4.32 模組四之光纖 X、Y 方向位移與耦光功率所構成的高斯曲面

最後將所有模組光纖頭端位移量,代入由光纖 X、Y 平面位移與 雷射之耦光功率圖對應之高斯函數後,所對應之理論功率值與實驗中

量得之耦光功率做比較,如圖 4.33 所示。

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0 1 2 3 4 5

Module number

補償後位移量帶入高斯函數後之理論功 率值補償後量測得之功率

銲後位移量帶入高斯函數後之理論功率 銲後量測得之功率

Power (μw)

圖 4.33 銲後及補償後之功率 P 值與量得之耦光功率比較

由圖 4.33 可以得知,所有模組銲後及補償後的理論功率值與量 得之耦光功率值之趨勢接近。

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