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本 篇 主 要 介 紹 多 波 長 可 調 式 雷 射 （multiwavelength switchable laser）的應用，應用範 圍相當廣泛。除了波長多工系統應用，在過去二、三 十年來，多波長可調式光纖雷射在光纖感測、光學元 件測試、以及光譜量測的應用上亦相當的蓬勃發展 [1-25]。 ᙯᔣෟ：光纖感測、多波長可調式光纖雷射
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光纖雷射為將增益光纖置於共振腔中產生雷射 輸出。近年來研究學者因應各種應用因而提出許多具 有特殊功能的光纖雷射架構。在這些架構中，多波長可調式光纖雷射（multiwavelength switchable fiber
laser）的應用範圍相當廣泛。由於波長多工系統是朝 向高密度（50 GHz channel spacing）以及寬頻（C+L band）的方向發展。若提供一個涵蓋通訊頻帶、穩定 的多波長雷射輸出且具有波長可調功能的光源給高 密度波長多工系統，吾人相信在系統的成本上可以降 低 。 此 外 ， 全 光 纖 式 光 纖 雷 射 也 具 有 緊 密 結 構 （compact structure）、若將它整合至光纖通訊系統具 有最小插入損失（insertion loss）等優點 [1-25]。
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建構一個具有穩定輸出的多波長光纖雷射需要 有兩個條件：(1)增益光纖具有在感興趣的寬頻帶上具有平坦增益（flattened and broadband gain spectrum）。 (2)在共振腔中須具有特殊的波長選擇機制以達成多 波長雷射輸出（如comb filter）。欲達成寬頻的增益需 求，一個方法是將光纖摻雜各種稀土族元素（如 Er3+、Yb3+或是 Nd3+）以達成在不同頻帶上的增益 [5-7]。例如將摻鉺元素製成摻鉺增益光纖，並且使用 1.48 μm 的 雷 射 作 為 pump laser 以 產 生 在 L band:1565-1620 nm 上較平坦的增益。若將此增益光 纖置於共振腔中製成的摻鉺光纖雷射具有低閥值
（low threshold）、高轉換效率（PCE: power conversion
efficiency）使其較容易產生高功率的雷射輸出等優 點。然而摻鉺增益光纖的均勻線性散頻（homogeneous line broadening）特性，對於在增益頻帶上不同的雷 射光波長具有增益競爭（gain competition）使摻鉺光 纖雷射難以達到穩定的多波長雷射輸出。另一方面， 在摻鉺光纖的吸收／發射（absorption/emission）頻譜 上對於不同的波長具有不同的吸收／發射截面積 （absorption/emission cross-sections）。如此將使得多 個波長的雷射光信號在單一的增益光纖內獲得不一
致 的 飽 和 等 級 （saturation levels ）（ 即 cross gain
saturation 效應）導致各個波長雷射輸出功率不均勻 的情形 [8]。 爲了克服這些議題，具有 inhomogeneous line 1 亞東技術學院 電子工程系 副教授 2 通訊工程系 碩士班 研究生 * 通訊作者：蔣彥儒 E-mail：[email protected]
broadening 特性的增益介質如半導體光放大器（SOA: semiconductor optical amplification）被置於光纖共振 腔中製成多波長光纖雷射 [9,10]。然而 SOA 在光纖 接點有顯著的插入損失（insertion loss），限制了這些 雷射的轉換效率。另一個具有 inhomogeneous line broadening 特性的增益介質為在光纖內使用拉曼 （Raman）放大機制。例如以 1.4 μm 的幫浦（pump） 雷射激發數十公里的單膜光纖，當幫浦功率（pump power）超過拉曼閥值（Raman threshold）（約數瓦特 watt 之譜），Raman 效應將會在一階斯托克斯波 （first-order Stokes wave）波段：1.5 μm 附近產生約 100 nm 頻寬的 Raman gain。若將這段單膜光纖作為 增益光纖置於共振腔中，波長在拉曼增益譜（Raman gain spectrum）內的光可透過拉曼散射（stimulated Raman scattering）機制放大產生雷射輸出。進一步製 成 多 波 長 雷 射 ， 其 增 益 介 質 的 線 展 寬 不 均 勻 （inhomogeneous line broadening）優點將可使多波長 雷射穩定輸出。不僅如此，近年來研究學者更將增益
光纖的Raman gain spectrum 拓展至 L-band 的波段。
除了使用1.46 μm 的 pump 雷射產生在 1.56 μm 附近
的first-order Stokes wave [11, 24]，另一方法是將共振
腔內的增益光纖使用色散補償光纖（DCF: dispersion compensating fiber）。其增益頻寬的拓展原理是在增
益光纖內，一旦由stimulated Raman scattering 效應產
生first-order Stokes wave 後，DCF 可以增強彼此間四
波混頻（four-wave mixing）效應而產生高階斯托克斯 波（higher-order Stokes waves）的譜線。例如在文獻 [20] 中提到使用 5 W 1.064 μm Yb-doped fiber laser 去
激發一段4km DCF 將可以產生 L-band seventh-order
Stokes waves。最後吾人將摻鉺增益光纖與 Raman 增
益光纖比較。雖然只要選擇適當波長的pump laser，
Raman 增益光纖可以放大的波段遠超過摻鉺增益光
纖（如1.3μm~1.46μm 波段）[12,13]，然而拉曼增益
係數（Raman gain coefficient）相當小使得需足夠長 的光纖才能得到足夠的增益。跟摻鉺光纖的運作長度
為數公尺比較，數十公里的 Raman 增益光纖置於共
振腔中製成的Raman laser 無法達成像摻鉺光纖雷射
的高轉換效率，為拉曼光纖雷射(Raman fiber laser)的 缺點。
建構一個具有穩定輸出的多波長光纖雷射的第 二個條件為研製特殊的波長選擇機制於共振腔中以 達成多波長雷射輸出。在過去二十年來，這方面的研 究可以分類為：(1)以干涉的方式構成梳狀濾波器 （comb filter）例如 U. Ghera et al.使用一段高雙折光 纖（high birefringence fiber）置於以 Nd3+-doped fiber
為增益光纖的共振腔內。當適當極化的光通過 Hi-Bi
fiber，其分量於快軸（fast-axis）與慢軸（slow-axis）
將會產生相位差。若在Hi-Bi 的光纖適當位置令兩個
正交的分量產生mode coupling（如施加壓力），則可
以於軸方向上產生干涉以構成comb filter [14]。X. P.
Dong et al.使用類似的概念將 Hi-Bi fiber 及偏振控制 器（polarization controller）置於共振腔一端的 fiber loop mirror 內，藉由調整 polarization controller 令經
由fiber loop mirror 返回的兩束光於軸方向上產生干
涉以構成comb filter [15]。C. S. Kim et al.在 Sagnac
loop filter 內使用兩段 Hi-Bi fibers 並於其中置入 half-wave plates 以構成 comb filter ，並且藉由調整 Hi-Bi fibers 快軸方向與半波片（half-wave plates）方 向間的相對角度以達到波長間距可調 [16]。A. J. Poustie et al.使用一段 V 值接近單模光纖（single mode fiber）的 V 值的少模光纖（few modes fiber）置於以 Nd3+-doped fiber 為增益光纖的共振腔內，當 LP01 mode 與 LP11 mode 通過 few modes fiber 產生干涉以
構成mode beat filter [17]。N. Park et al.使用一段 Hi-Bi
fiber 作為 Lyot filter 置於以 Er3+-doped fiber 為增益光 纖的共振腔內。將增益光纖用液化氮冷卻的目的為增 強偏振孔燃燒（polarization hole burning）效應，若增
益光纖有 birefringence 特性則可以利用 polarization
hole burning 產 生 更 多 波 長 的 雷 射 輸 出 [18] 。 S. Yamashita et al.同時利用 Hi-Bi fiber mode coupling 效
應以及polarization hole burning 效應研製多波長光纖
纖光柵（LPG）依序熔接成為 comb filter。其原理為 core mode 經過第一個 LPG 後部份光信號耦合成包層 模式（cladding mode）。這個 cladding mode 在通過第
二個LPG 後耦合至 fiber core 與核心模式（core mode）
干涉形成comb filter [20]。在另一篇文獻 [21] 中，
Y. G. Han et al.亦利用一個 superimposed chirp fiber Bragg grating（CFBG），其製作方式是重複在同一條 光纖上製作兩個光柵且錯開這兩個光柵一段相對位
置。利用在CFBG 內 distributed Fabry-Perot 干涉的方
式以構成comb filter。(2) 以相位調變的方式構成多
波長雷射輸出。K. Zhou et al. 在以 Er3+-doped fiber 為增益光纖的共振腔內，置入一個相位調變元件並且 以一個特定的週期性訊號做元件觸發。從相位調變元 件輸出的光信號頻譜將為以觸發頻率為間隔的多波 長頻譜 [22]。(3)以耦合元件的傳輸特性構成多波長
輸出。O. Graydon et al.使用 twin-core Er3+-doped fiber
作為增益光纖。使得光信號在 twin-core 內耦合的傳
輸頻譜為一種選擇波長的機制 [23]。綜觀這些波長選 擇機制的研究是朝向滿足現今高密度波長多工系統 波長間隔要求（DWDM: dense wavelength division multiplexing 50GHz（0.4nm）或是 25GHz（0.2nm）） 的方向進行。 由上述論述可歸納為，現今研究多波長光纖雷射 乃是朝向穩定多波長雷射輸出、高轉換效率、波長間 隔滿足DWDM 系統的要求方向進行。然而由前述的 摻鉺增益光纖以及 Raman 增益光纖的討論可知這兩 種增益光纖的優點乃為互補，摻鉺光纖具有高增益及 高轉換效率，但穩定輸出多波長雷射很難達到。 Raman 具有非常寬的增益頻譜以及穩定多波長雷射 輸出等優點，但是非常長的增益光纖限制了轉換效 率。爲了研製同時具有這些互補優點的多波長光纖雷 射，S. Qin et al.首先提出在線性共振腔中同時置入一 段6.3 m 摻鉺光纖以及一段 4 km 色散補償光纖 DCF
作為混合增益光纖（hybrid Raman/Er3+-doped fiber），
並且於其中一個fiber loop mirror 置入一段 Hi-Bi fiber
以構成 comb filter，產生了波長間隔為 0.5 nm 的
L-band 穩定多波長雷射輸出，其轉換效率約為 0.2% [11]。D. Chen et al.使用摻鉺光纖及 25km 傳統單模光
纖作為混合增益光纖置於fiber ring cavity 內，並且利
用Mach-Zehnder 干涉方式在其中一條光纖中置入光
學可變延遲線（optical variable delay line）：OVDL 調
整經過此光纖光信號的相位，以此產生 L-band 多波
長雷射輸出以及波長間隔離散可調至0.4 nm、0.8 nm
或1.6 nm [24]。Y. G. Han et al.利用一段 20m 的摻鉺
光纖以及一段250m 的 DCF 作為混合增益光纖置於
光纖環形腔（fiber ring cavity）內，並且使用 CFBG
作為comb filter 以產生 C-band 多波長光纖雷射。不
僅如此，共振腔內的 CFBG 可以被機械式的調整其 chirp ratio 以達到波長間隔的連續可調 [21]。
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由文獻探討可知具有混合增益光纖的多波長光 纖雷射在滿足DWDM 通訊系統的波長間隔（50 GHz 或是25 GHz）要求下，其波長選擇機制集中於研製 如何達到波長間隔可調。然而多波長光纖雷射的應用 除了滿足DWDM 通訊系統的多波長光源要求，建構 C+L band DWDM 系統所需的寬頻（wideband）光通 訊元件測試也越來越重要。在過去摻鉺光纖雷射的研 究上，具有波長單獨可調的雷射大多集中在數個雷射 波長間的可調。若是波長間隔太近，gain competition 的效應也同時會導致相鄰波長的雷射輸出不穩定。這 些議題將導致wideband DWDM 的通訊元件測試變得 相當困難。然而過去的文獻已經充分證明 SOA 的inhomogeneous line broadening 特性可以產生穩定多 波長輸出。若能夠研製一種新的波長選擇機制，在穩
定的 L-band 多波長輸出條件下可以達成波長可調，
則可以應用於DWDM 的元件測試並且在學術上可謂
創新。因此吾人於本文章提出一種具混合增益的雷射
架構，如圖一所示，是利用兩個 Fabry Perot Laser
Diodes 以 cascade 方式連接，並期望 Fabry Perot Laser Diodes 內具有 inhomogeneous gain broadening 特性的
成穩定的多波長雷射輸出。另一方面，藉由控制兩個 Fabry Perot Laser Diodes 的外加電壓比率，用以改變
兩個Laser Diodes 的頻譜之波長間隔，使得圖一的雷 射輸出波長取決於兩個Laser Diodes 的頻譜重疊的比 重。以達成波長選擇的目的。
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吾人所欲實驗的具混合增益之 L-band 多波長可 調雷射架構如圖一所示，其中共振腔內的混合增益介 質 是 由 兩 個 部 份 組 成 ； 屬 於 均 勻 增 益 展 寬 （homogeneous gain broadening）的第一部分增益介 質是由一段長度較長的摻鉺光纖（EDF）、980/1550 nm WDM coupler、以及 980 nm pump laser 的 L-band摻鉺光纖放大器所組成。屬於 inhomogeneous gain
broadening 的第二部分增益介質是由共振腔內兩個 Fabry Perot Laser Diodes FP1 以及 FP2 共振腔內的增
益介質所組成。在此架構中，兩個Fabry Perot Laser
Diodes 經 由 外 加 電 壓 可 以 產 生 多 波 長 的 seed signals，這些種子訊號（seed signals）藉由如圖一的 混合增益介質放大後期能產生穩定的多波長雷射光 功率輸出。 另一方面，圖一所示的多波長雷射架構具有兩種 的波長選擇機制。第一種乃是藉由單獨的Fabry Perot Laser Diode 共振腔內的增益介質的物理特性可以調 整輸出的雷射波長。吾人知，當外加電壓於半導體雷
射可以令電子從valence band 至 conduction band 做轉
換以產生population inversion 機制。光信號經由半導
體雷射端面的反射以及 stimulated mission 機制可以
在共振腔round trip 路徑中做信號的放大。然而，增
益介質對於不同的波長段信號（例如分別以 C-band
的 光 信 號 以 及 L-band 光 信 號 來 比 較 ） 其 中 的
absorption/emission cross section 有顯著差異，因此造
成吾人在操作Fabry Perot Laser Diodes 的雷射光信號
輸出時，在不同的波長段的輸出，其threshold voltages
會有差異。因此吾人可以將外加電壓從0V 開始，逐
步增加電壓以產生不同波長段的雷射光信號輸出。第
二種波長選擇機制乃是藉由圖一共振腔內以 cascade
方式連接的兩個Fabry Perot Laser Diodes FP1 以及
FP2 的濾波頻譜特性差異所產生。吾人知，當加諸於
單獨的Fabry Perot Laser Diode 電壓改變時，輸出光
信號頻譜的波長間距
會有微小的改變。以此類推 ， 若 加 諸 不 同 電 壓 於 兩 個 Fabry Perot Laser
Diodes，分別產生波長間距為
1以及
2的頻譜，如圖二上半部所示。並且將兩個 Fabry Perot Laser
Diodes 在圖一的共振腔中以 cascade 方式作連接。則
當圖一的多波長seed signals 通過兩個 Laser Diodes
後，所輸出的多波長信號頻譜將是由圖二上半部兩個 濾波頻譜的重疊部分所產生，如圖二下半部所示。因
此 吾 人 可 以藉 由 調 整 骨一 共 振 腔 中的 兩 個 Fabry
Perot Laser Diodes 的外加電壓組合以達成輸出信號 的波長可調的目的。
綜合上述實驗要點所述，吾人將實驗分成三個步 驟：
(1) Fabry-Perot Laser Diode 的性能測量
決定不同波長段的threshold voltages，輸出雷射
光功率，以及驗證上述第一種波長選擇機制。 (2) L-band 摻鉺光纖放大器的性能測量
決定摻鉺光纖長度，最佳pump power 以產生對
於L-band seed signals 的增益。
(3) 具混合增益的多波長可調雷射架構的性能測量
藉由不同加諸於圖一的兩個 Fabry Perot Laser
Diodes FP1 以及 FP2 的電壓組合，量測圖一的雷射輸 出光信號頻譜，以驗證上述第二種波長選擇機制，並 測量圖一架構的信號增益，並觀察輸出雷射光功率的 穩 定 程 度 以 判 別 混 合 增 益 介 質 是 否 有 助 於 降 低 homogeneous gain broadening 增 益 介 質 內 的 gain competition 效應。
ဦ˘ ώ͛ౢ೩۞Ъᆧৈ۞डߛၹ
ဦ˟ डЍᏮگܜᏴፄ፟ט
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Fabry-Perot Laser Diode ۞ّਕീณ
對於圖一所示L-band 多波長可調雷射架構中，使
用一段長度較長的摻鉺光纖作為具有 homogeneous
gain broadening 特性的增益介質，配合兩個 Fabry-Perot Laser Diodes 內具有 inhomogeneous gain broadening 特性的增益介質以形成圖一雷射共振腔內的混合增
益介質。在Fabry-Perot Laser Diodes 內產生的多波長
雷射信號可作為seed signals，通過雷射共振腔內的混
合增益介質後可以做seed signals 的放大，導致在共
振腔內產生多波長的雷射信號。
首先吾人希望對於由Fabry-Perot Laser Diodes 產
生之seed signals 特性做一個了解。實驗方式是將一
個Fabry-Perot Laser Diode 元件的電壓輸入端與一個
限制電流的簡單電路做連結。原因是考慮Laser Diode 乃內阻抗相當小的一個元件。並且將Laser Diode 的 光纖輸出端接上頻譜分析儀做波長與輸出功率的測 量。 吾人將 Laser Diode 的電壓從 0V 依序增加至 1.2V，並且觀察頻譜分析儀的信號以決定 Laser Diode 的threshold voltage。圖三至圖五顯示當電壓分別調至 0.9V、1V 以及 1.2V 時，Laser Diode 的輸出信號。吾 人可知，在電壓固定在0.9V 時，雷射信號仍相當小。 但是當電壓固定在1V，如圖四所示，在 C-band 的多 波長信號已經產生，但是 L-band 的多波長信號仍然 相當小。最後當電壓調至1.2V 時，C-band 的多波長 信號以及波長大於1560 nm 的 L-band 信號均已經可
以觀察到。由此可知欲產生L-band seed signals，Laser
Diode 的 threshold voltage 必須大於 1V。
此外吾人可以觀察到，當電壓達到 1.2V 時，
L-band seed signals 的最大輸出光功率約-3.2 dBm（約
在1564 nm，如圖五所示）。Seed signals 的波長間隔
在電壓為0.9V 時大約為 1nm。隨著電壓增加，吾人
觀察到波長間隔亦隨之增加。
綜合上述討論，吾人驗證了藉由調整單一個 Fabry-Perot Laser Diode 的電壓至不同的 threshold voltages，可以令所產生的 seed signals 的波長被限定
在C-band（如圖四所示）或是 C+L-band（如圖五所
示）。此項觀察亦確定上節研究方法內所述，可以藉
由調整單獨Fabry Perot Laser Diode 的外加電壓，以
產生不同波長段的雷射信號輸出。
ဦˬ γΐᑅࠎ 0.9 V ۞ Fabry Perot Laser Diode Ꮾᐛᙉ
ဦα γΐᑅࠎ 1.0 V ۞ Fabry Perot Laser Diode Ꮾᐛᙉ
ဦ̣ γΐᑅࠎ 1.2 V ۞ Fabry Perot Laser Diode Ꮾᐛᙉ
L-band ၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ۞ّਕീณ
除了Fabry-Perot Laser Diode 內具 inhomogeneous
gain broadening 特性的增益介質是圖一的架構內混合 增益介質的一部分。吾人尚需在共振腔中放置一個具
有homogeneous gain broadening 特性的增益介質做為
放大L-band 多波長 seed signals 的主要增益來源。在
實驗中吾人是利用一段長度較長（大約 30 m）的摻
鉺光纖EDL 作為具有 homogeneous gain broadening
特性的增益介質。並且利用980 nm pump laser diode
（最大 pump power 約為 150 mW），以 forward
pumping 的方式（亦即在摻鉺光纖 EDFL 中，seed signals 與 pump lasing signal 的傳輸方向為同向）建構
一個L-band 摻鉺光纖放大器來實現。
接下來吾人在光纖放大器中欲決定適當的 pump
power，預期其所產生的增益頻寬涵蓋 Fabry-Perot Laser Diodes 所產生的 C-band seed signals（如圖四所
示）或是C+L band seed signals（如圖五所示）。在實
際 作 法 上 吾 人 首 先 選 擇 了 三 種 980 nm pump
powers，由小到大分別為 54.92 mW、79.64 mW 以及 102 mW。在每個 pump power 固定的條件下，吾人量
測光纖放大器輸出端的 ASE（amplified spontaneous
emission）頻譜。藉此以了解增益介質內鉺原子被 pump 的程度（亦即因 population inversion 在鉺原子
的metastable state 能帶上所佔數量的平均比率）。其
結果如圖六至圖八所示。吾人可知，在任何一種的 pump power 條件下，30 m 的 EDL 內的平均 population inversion 比率很低，使得在 ASE 頻譜上，屬於 L-band
長波長的部份（定義為波長大於1570 nm 的 ASE 頻
譜部分）出現較為顯著的能量。另外一方面，在吾人
實驗中Fabry-Perot Laser Diodes 所產生的 seed signals
波長範圍，即1550 nm~1570 nm 範圍內的 ASE 頻譜
能量很低。吾人因此可以預期seed signals 在通過這
個光纖放大器時並不會得到最大增益。這個部份乃是 本實驗主要的缺點。有兩種提升增益的方式可以考
慮：(1)將 Fabry-Perot Laser Diodes 置換成波長範圍大
於1570 nm 的 Laser diodes。(2)置換摻鉺光纖材質，
或是將摻鉺光纖長度相對於 pump power 做一個調
整，以改善ASE 頻譜在 seed signals 的波長範圍內的
所佔的相對能量比率。
然而，本實驗主要的訴求為觀察由 Fabry-Perot
Laser Diodes 所產生的多波長 seed signals 在通過圖一 所示的雷射共振腔內的混合增益介質做信號的放大 後，可否解決傳統多波長摻鉺光纖雷射產生的輸出光 能量穩定度問題:即當相鄰的輸出光信號波長非常接 近時，通過共同的摻鉺增益光纖會有嚴重的 gain competition 效應，導致不穩定的多波長雷射輸出。因 此，對於前段所述提升 L-band 摻鉺光纖放大器增益 的兩種方式，吾人留待未來的改進工作再進行。 最後，吾人從圖六至圖八的ASE 頻譜中觀察到，
當pump power 增加時，在 L-band 上的波長範圍，即
在波長1560 nm~1570 nm 範圍中的 ASE 頻譜形狀並
未有改變，而是整個 ASE 頻譜的能量總和往上提升
（頻譜面積增加）。並且因此在L-band ASE 頻譜中波
長在 1560 nm 附近的尾部往 C-band 的波長範圍延
伸。這代表著當pump power 增加，30 m 的 EDL 內
平均population inversion 比率亦隨之增加。光纖放大
器對應在 seed signals C-band 波長範圍內（1550
nm~1570 nm）的增益亦隨之增加。因此，在本實驗
中，對於980 nm pump laser diode，吾人確定實驗的
最大pump power 102 mW 乃是作 C+L band 多波長信
號放大的適當pump power 的條件。 ဦ̱ 980 nm pump power ࠎ 54.92 mW ॡ ၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ۞ASE ᐛᙉ ဦ˛ 980 nm pump power ࠎ 79.64 mW ॡ ၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ۞ASE ᐛᙉ ဦˣ 980 nm pump power ࠎ 102 mW ॡ ၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ۞ASE ᐛᙉ Ъᆧৈ۞кگܜΞአडߛၹ۞ّਕീณ 吾人首先測試在圖一的雷射共振腔架構內，藉由
調整兩個Fabry-Perot Laser Diodes 的電壓比率以達成
seed signals 的多波長可調機制。實驗方式是在圖一的 雷射共振腔內先不要放置 L-band 摻鉺光纖放大器， 僅保留兩個以 cascade 方式在共振腔內連結的 laser diodes。並且以不同的電壓比率加諸於兩個 laser diodes，並觀察從圖一的共振腔輸出的雷射信號頻 譜。結果顯示於圖九至圖十一，分別表示加諸於圖一 的兩個laser diodes FP1 及 FP2 的電壓為 FP1:FP2=1:0 (V)、1:0.5 (V)以及 1:1 (V)。並且分別產生中心波長 在1555 nm、1563.7 nm 以及 1536.5 nm 的多波長 seed
signals。並且依次序得到三組 seed signals 在個別中心
波長的peak powers 為-29.05 dBm、-23.94 dBm 以及
-21.14 dBm。由這些結果可以驗證由上節研究方法所 述的第二種波長選擇機制，即在圖一的雷射共振腔中
使用以 cascade 方式連結的兩個 Fabry-Perot Laser
Diodes，藉由調整兩個 laser diodes 的外加電壓比率，
可以導致圖一的兩的laser diodes FP1 以及 FP2 信號 頻譜之波長間隔產生差異。則圖一的雷射輸出波長是 由兩個laser diodes FP1 以及 FP2 頻譜的重疊部分所 決 定。注 意在 此處吾 人尚 未將 homogeneous gain broadening 的增益機制（即 L-band 摻鉺光纖放大器） 放置於圖一的雷射共振腔內，換言之，在共振腔中的
seed signals 的 增 益 是 由 laser diodes 裡 具 有 inhomogeneous gain broadening 特性的增益介質所決 定。因此，圖九至圖十一所顯示的多波長雷射輸出是 非常穩定的。 接下來吾人將 pump power 固定於 102 mW 的 L-band 摻鉺光纖放大器放置於圖一的雷射共振腔 內，與laser diodes 內的增益介質形成混合增益介質。 並且以同樣的電壓比率1:0、1:0.5 以及 1:1 分別加諸 於圖一的兩個laser diodes FP1 及 FP2 中以量測從共 振腔輸出的雷射光信號增益。其結果如圖十二至圖十 四所示。 ဦ˝ дဦ˘ߛၹϏΐၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ୧І˭Ă አፋFP1 ̈́ FP2 ۞ᑅ̶ҾҌ 1V ̈́0V ٙז۞Ꮾडܫཱིᐛᙉ ဦȈ дဦ˘ߛၹϏΐၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ୧І˭Ă አፋFP1 ̈́ FP2 ۞ᑅ̶ҾҌ 1V ̈́ 0.5V ٙז۞Ꮾडܫཱིᐛᙉ ဦȈ˘ дဦ˘ߛၹϏΐၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ୧І˭Ă አፋFP1 ̈́ FP2 ۞ᑅ̶ҾҌ 1V ̈́1V ٙז۞Ꮾडܫཱིᐛᙉ ဦȈ˟ дဦ˘ߛၹΐˢͽ 980 nm pump power 102 mW ۞ၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ୧І˭ĂአፋFP1 ̈́ FP2 ۞ᑅ ̶ҾҌ1V ̈́ 0V ٙז۞Ꮾडܫཱིᐛᙉ ဦȈˬ дဦ˘ߛၹΐˢͽ 980 nm pump power 102 mW ۞ၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ୧І˭ĂአፋFP1 ̈́ FP2 ۞ᑅ ̶ҾҌ1V ̈́ 0.5 V ٙז۞Ꮾडܫཱིᐛᙉ
ဦȈα дဦ˘ߛၹΐˢͽ 980 nm pump power 102 mW ۞ၫ⩒Ѝញٸ̂ጡ୧І˭ĂአፋFP1 ̈́ FP2 ۞ᑅ
̶ҾҌ1V ̈́ 1 V ٙז۞Ꮾडܫཱིᐛᙉ
ણ҂͛ᚥ
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L-band multi-wavelength tunable laser with hybrid gain
Yan-Ju Chiang
1,*Lin-Hsiang Wu
2Abstract
This article mainly introduces the application of multi-wavelength tunable laser, which has a wide range of applications.
In addition to wavelength multiplexing system applications, in the past two to thirty years, multi-wavelength tunable fiber lasers have also developed vigorously in fiber sensing, testing optical components, and spectral measurement applications [1-25].
Keywords: Optical Fiber Sensing、Multiwavelength Switchable Fiber Laser
1 Oriental Institute of Technology Electronic Engineering Associate Professor
2 Oriental Institute of Technology Department of Communication Engineering Master Class Postgraduate * Correspondence author:Yan-Ju Chiang
