子計畫二：光網路主動元件技術之研究與應用(2/3) 計畫主持人：李三良 博士
執行單位：國立台灣科技大學電子工程系 計畫編號：NSC95-2221-E011-083 (95B0121)
一、計畫摘要：
本子計畫主要使用一個價格低廉且體 積 小 的 光 學 共 振 腔 式(etalon)光濾波器元 件，放置於 10Gbps 直調雷射的輸出端，可 以達到抑制頻率啁啾效應進而延伸傳輸距 離的目的，從小於 10 公里增加到大於 75 公里，實驗結果可以對 2 個 10Gbps 直調雷 射同時進行補償，因此利用 etalon 的週期性 頻譜變化的特性，證實可以同時對多個通道 的直調雷射傳輸系統達到性能改善的效果。
研究光都會網路及接取網路應用的光 電主動元件模組,並研發異質積體化技術以 將製作於不同基材的多功能元件整合在同 一基板上,以結合光通訊模組所需的光學與 電路，降低成本並增加可靠度。
區域網路頻寬的需求在過去幾年迅速地 增長，從 10/100 Mbps 增加至 1-Gbps，並且 很快會進入 10-Gbps 時代，全光時脈回復將 會是全光高速光網路的核心技術。我們的研 究發現全光時脈回復採用二段式分佈反饋雷 射可以藉由布拉格波長調整表現出分散 Q 開 關特色。布拉格波長調整源自去除二段式分 佈反饋雷射其中一段的薄移層。這種設計破 壞了分佈反饋雷射模態衰減，並提供穩定的 單模輸出。布拉格波長調整導致了偏激射模 態偏移。藉由注入電流，兩個不同區域的自 震盪因此產生。
我們就二段式分佈反饋雷射展示其單 模與多模競爭之全光時脈回復機制，且使用 光學濾波器可使全光時脈回復機制同時在 多模態下進行。
二、成果：
首先我們討論只有一個直調雷射通道 加上etalon 後的效應，實驗的設置如圖 1 所示，載送的調變的訊號為 9.95328-Gb/s (231-1 PRBS) NRZ 碼，調變電流設定在 20~40mA之間，當加上直流電流 18mA與調 變電流 40mA時，雷射輸出的光熄滅比為 9dB，相對地平均雷射輸出光功率為 3.5 dBm，雷射的輸出波長落在 1557.294nm附 近，etalon 的插入損耗約為 4dB左右，主要 是因為耦合損失，藉由較佳的耦光設置就可 以大幅地降低損失。
我們選擇的 FP etalon 的穿透頻譜如 圖 1 的縮圖，它的 3dB 頻寬為 0.125-nm ， 自由頻譜週期(FSR)為 100-GHz，相對地 finesse 為約 0.66，一旦 etalon 的溫度可以 穩定控制，它的梳狀頻譜可以涵蓋一個大的 波長範圍作為參考用，所以，可以用來作為 同時補償多個 WDM 通道，只要它的自由 頻譜週期(FSR)符合通道間距。
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0
1557 1557.5 1558 1558.5
圖1 主要實驗架設圖
附件二附件二
在一個嚴重頻率啁啾情形下，雷射輸出
P-P Chirp [GHz]
ER [dB]
Improved ER [dB]
LD_set ER [dB]
W/o etalon
值時，訊號”1”位準的波長要穩穩地對準 FP 位—1V(20-mA)及2V(40-mA) 的情況下，利 用變化不同的偏壓電流得到各個光明滅比的
no etalon, B-B add etalon, B-B add etalon, 25km add etalon, 50km add etalon, 75km
Penalty [dB]
no etalon, B-B add etalon, B-B add etalon, 25km add etalon, 50km
Penalty [dB]
波長分別為 1557.294nm 和 1558.088nm，比 較沒有與加入 etalon 後的雷射輸出頻譜分布
1556.8 1557.2 1557.6 1558 1558.4 W/O etalon 增加3-dB 的功率償付值，但加上etalon後，
即使傳輸75公里後，只產生小於3-dB 的功率 W/o etalon, B-B W/o etalon, 8.5 km W/ etalon, B-B 1 W/ etalon, B-B 2 W/ etalon, 75km 1 W/ etalon, 75km 2
BER
所示，使用 4 個通道，雷射參數的設定與實
BW=15GHz , L=75km Laser