分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 ： 個別型

計 畫 編 號 ： NSC 99-2221-E-011-080-

執 行 期 間 ： 99 年 08 月 01 日至 100 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學電子工程系

計 畫 主 持 人 ： 劉政光

處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 100 年 10 月 14 日

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告

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※ 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗

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計畫類別：■個別型計畫 □整合型計畫 計畫編號：NSC －99－2221－E－011－080 執行期間：99 年 8 月 1 日至 100 年 7 月 31 日

計畫主持人：劉政光教授

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

執行單位：國立台灣科技大學 電子系

中 華 民 國 100 年 9 月 29 日

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分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 Characterizing and Reliability Testing of Direct-Modulation

Lasers in WDM-PON Systems 計畫編號：NSC 99-2221-E-011-080 執行期限：99 年 8 月 1 日至 100 年 7 月 31 日

主持人：劉政光教授 國立台灣科技大學 電子系

一一一

一、、、、中文摘要中文摘要中文摘要中文摘要:

在數位匯流的發展中，廣播、通訊與網 路三體合流，驅使電路交換變為封包交換，

且將再轉變為影像像框交換；為提供更完善 更安全的服務，如語音/數據/影像傳輸、網 際網路影音、視訊會議、雲端服務等，數 位匯流又引發了有線與無線匯流。著眼下 世代資 通網，WDM-PON 頗有發展潛力。

然而，其 ONU 光源之可靠度資訊不足，影 響到市場 認同度，也間接影響相關產品價 格與可靠度設計。我們著重於 PON ONU 中 光纖相關元組件之可靠度試驗，以注入上鎖 FP-LD 雷射為研究重心，進行可靠度試驗、

特性量測分析、失效或劣化分析等，俾利 數位匯流與有線與無線匯流之發展。

關鍵詞關鍵詞關鍵詞

關鍵詞：被動光學網路、可靠度、雷射二 極體、直接調變、光應力

Abstract:

During the development of digital convergence, the merging of broadcasting, communication, and networking services have aroused us to switch switching technique from circuit switching to packet switching or even video-frame switching.

Moreover, the fixed-mobile convergence can provide better services with security, such as triple play, internet video, video conference and cloud service. As for next generation communication, WDM-PON has potential applications. However, its marketing is still a big issue, due to being lack of reliability information about its ONU components.

Problems remain also in price of devices and their reliability designs. Aiming at reliability tests of components in PON ONUs, Concentrations will be made on the injection-locked FP-LD. In this project, we focus on reliability test, characterizing of components, and failure/degradation analysis of direct-modulation lasers..

Keywords: Passive optical network, reliability, laser diodes, direct modulation, optical stress

二二二

二、、、緣由與目的、緣由與目的緣由與目的緣由與目的

在數位匯流(Digital Convergence)的發展趨 勢中，廣播、通訊與網路三體合流驅使電 路交換變為封包交換，更轉變為影像像框 交換；此一發展中影音傳播為一要角，由 VoIP IP-TV 進展到網際網路影音，如 Internet Video，Internet TV，VOD等進而到 線上影音與即時影像，如視訊電話、互動 網路遊戲、視訊會議。此外各項服務的需 求更是蓬勃發展，如語音、數據、視頻(三 網合一)、多媒體服務、雲端服務等，均為 產業界、研究界與學術界努力的目標。另 一方面，為完成廣播、通訊與網路之完美 結合，為提供更完善更安全的服務，數位 匯流又引發了有線與無線匯流（Fixed and Mobile convergence），小區域可經由無線 技術來服務，如femto cell 或pico cell，而 基地台與基地台或與局端之交流最好靠有 線技術。有線傳輸時由於頻寬需求，光纖 傳輸是被看好的，而被動光纖網路（Passive Optical network-PON）更是大家所熱衷的。

PON 具有許多優點，譬如：節省元件資

源、設備維護管理成本低廉，大家普遍以 PON 為光纖通訊的最佳選擇。PON 已有 數種，如APON、EPON(EthernetPON)、

GPON(GigabitPON)、WDM-PON 等；目前 PON 的實體層中，10G EPON 與EPON 已 有整合趨勢，若著眼下世代通訊需求，

WDM-PON 將是頗有前途的。本計劃研究 標的為PON，而以WDM-PON 為主要考 量。實體層的發展已有不少技術，在 WDM-PON 架構中，除了使用可調濾波器 與其他被動光學組件外，在OLT(Optical Line Terminal)端我們可以使用下行用可調 波長雷射SG-DBR、TL、或DFB 傳送器與 突發(Burst)受訊器。在ONU端，除了需要 受訊器外，我們可以採用上行用FP-LD雷射 或RSOA發訊器，但在長時間使用下，又在 價格考量下，其市場普及性頗受其可靠度 影響，而FP-LD雷射之可靠度資訊缺乏，探 討其可靠度資訊是本研究的主要目的。此 外，半導體雷射若缺乏關愛的眼神，其壽 命遠不如一般電子元組件，ONU端元組件 之價格與可靠度影響光纖到家的發展。高 技術水準產品，可能因可靠度不佳或缺乏 可靠度資訊而導致市場低認同度，妨礙其 普及化，我們除重視技術層次之開發外，

也應研究其應用面，譬如價格、效能與品 質的平衡點與可靠度考量。有鑑於此，本 計劃將著重於PON OUN/ONT 直調雷射之 可靠度試驗，而以FP-LD為重心進行探討。

三 三三

三、、、、研究方法與進行步驟研究方法與進行步驟研究方法與進行步驟研究方法與進行步驟

我們一方面進行可靠度測試條件設計 研究，一方面進行其光電特性偵測，考慮 在外加電應力與環境應力下，進行量測與 分析。將以系裡光纖網路實驗室及通訊實 驗室設備為基礎，利用近幾年已購置之許 多貴重儀器、模組及元件，如 BERT、

Eye-Diagram Tester、PON Burst-ModeTester 等量測系統，以及環境測試系統等試驗裝 備來進行可靠度試驗。實驗探討上行雷射 光源以波長上鎖 FP-LD 上行雷射為主要標 的，設計可靠度試驗，進行實體試驗。並 且，進行特性量測，包括眼形圖 Eye 量測 等；然後，將分析試驗與量測結果，提供 實際應用參考或進ㄧ步研製 ONU 光源偵 測與監控系統，使 PON 系統提供更完善更

安全的服務。

在實驗架構設計方面：在 WDM-PON 架構中，在 CO (Central Office)端我們可以 使用下行用可調波長雷射 SG-DBR、TL、

DFB 或本實驗室所自製之可調摻鉺光纖 雷射(T-EDFL)。在 ONU(Optical Network Unit)端，除了需要受訊器外，我們可以採 用上行用突發 RSOA 或注入式波長上鎖 FP 雷射二極體。本計劃著重探討直調上行 光源的 IL-FP-LD 與 VCSEL，探討直調光 源單波長與多波長架構、雙/單線雙向傳輸 技術、偏壓與溫度效應、光波之串擾效應、

訊號控制技術等。

在可靠度之試驗(環境/外界應力)影響 方面：半導體光源本身易受溫度、溼度、

震動等影響其波長、功率、偏振等。我們 將進行環境對上行光源之可靠度分析，以 便將可靠度其失效、劣化試驗結果所歸納 之估算式納入，作為系統預估用。

有 關 可 靠度試驗的進行，首先探討 PON 系統中元組件與模組一般特性，選擇 試驗對象；然後，針對各個試驗對象，分 別設計其可靠度試驗的試驗方法，我們採 取加速試驗方式，考量溫度試驗、選擇性 燒入試驗、直流電應力、注入光光應力等；

接著，設計應力強度、加應力時間、數據 曲線需求等試驗條件；同時，探討應量測 與分析的元組件參數類別、量測系統架 構、與量測時距。此外，可靠度試驗的試 驗條件可區分為試驗品操作狀況、測試環 境條件、與測試電應力設計等。接著，可 靠度試驗的評估參數有平均光功率、突發 光功率、關閉時光功率、測距(靜態、動態)，

接收靈敏度、光信號眼圖、光譜特性等。

此外，目前因為光纖相關元組件普及性與 價格考量，我們將不強調試驗樣品之抽樣。

為完成前述研究，本計畫預計進行下 列研究：（1）進行傳輸特性量測：以現有 數據測試系統進行直調傳輸特性量測。（2）

執行光纖跳接線與接頭之可靠度試驗之測 試與研究。（3）執行 FP-LD 之可靠度試驗 之測試與研究，並且探討測試環境與測試 電應力設計。（4）量測架構設計：含插入 損、Eye 量測等。因本計畫擬研究之對象，

如光纖接頭與 FP-LD 目前尚無可靠度標 準，進行之步驟中，第一年先執行光纖接 頭 、 跳 接 線 、 直 調 FP-LD(1.25G) 、

FP-LD(2.5G)等之可靠度試驗，同時進行元 組件特性與傳輸量測與分析，然後分析其 可靠度。

第一年之主要工作項目有（i）實施傳 輸特性量測：以現有數據測試系統進行傳 輸特性量測。（ii）設計光纖跳接線與接頭 之可靠度試驗之條件。（iii）執行光纖跳 接線與接頭之可靠度試驗。(iv)量測與分析 光纖跳接線與接頭之可靠度試驗結果。(v) 設計 FP-LD 之可靠度試驗之條件，並且探 討測試環境與測試電應力設計。（vi）執行 FP-LD 之 可 靠 度 試 驗 。 (vii) 量 測 與 分 析 FP-LD 之可靠度試驗結果，含 Eye、光功 率、光譜特性量測與相關參數分析。

四 四四

四、、、、研究結果與討論研究結果與討論研究結果與討論研究結果與討論

依上述研究方法與進行步驟，本計畫 除執行相關研究與外，本年可靠度試驗的 主要對象有跳接線與光纖接頭的可靠度試 驗、以及直調 FP-LD 雷射的可靠度試驗，

以下摘述其可靠度試驗結果與討論：

(一)光纖接頭與跳接線可靠度試驗

今日世界高速網際網路與雲端的發展 開展光學網路的需求，尤其是光纖到家 (FTTH)的需求。光纖通訊的發展易使光纖 組件長期曝露於戶外，增加光纖跳接線與 接頭曝露於惡劣環境之機會，如溫度劇 變、沉浸水中、塩霧喷灑、高濕環境等。

酸 雨 可 由 二 氧 化 硫 (SO2) 與 氮 化 物 (NO_x)等形成，中性水之 pH 值為 7.0，雨水 在空氣中與二氧化碳 (CO2)並存其 pH 值 約 5.6 略呈酸性，由於人為的廢氣排放，酸 雨典型 pH 值介於 3.5–5.0 間。台灣為亞熱 帶海島型氣候，依十年之分析，典型值如 圖一所示。

有鑑於光纖到家組件可能曝露於惡劣 環境中，譬如高溫、酸雨、或強風。首先，

我們參酌台灣氣候資料來設計外加試驗應 力大小，收集酸雨資訊，再運用加速試驗 方式，設計出試驗溫度與振動環境，我們 所模擬之惡劣環境試驗條件如下:

(a). 酸雨, pH 3.9 (b). 溫度, 60℃

(c). 轉速, 100 rpm。

圖 1. 酸雨之 pH 值統計 (1998–2008).

在試驗時間方面，我們將試驗樣品沉 浸試驗箱中 27 天，中途間於試驗前、試驗 10 天後、試驗 17 天後、試驗 24 天後、與 試驗 27 天後取出進行劣化特性量測。劣化 特性量測包含顯微鏡觀察、1550-nm 波長 插入損量測、與其他分析。

為提供功能評估試驗，我們選擇含 FC 接頭(connectors)之跳接線(patch cord)，由 於試驗空間限制，我們選擇三國所製造之 淤三種跳接線分別標示為 P, Q,與 R。針對 每一產廠商，我們選擇 20 組 patch cord connector 組合來試驗，經過週期性曝露於 惡劣試驗環境後，進行插入損量測與接頭 尖端形狀觀察。於試驗 10 天後插入損明顯 上升如圖 2 所示，尤其是產品 R。圖中顯 示，產品 R 之插入損在試驗前小於 0.3 dB，

優於產品 P 與產品 Q。但是，試驗 10 天後，

產品 R 之插入損變壞，27 天後插入損增加 超過 1dB，而產品 P 與產品 Q 功能則較穩 定。

圖 2. 光纖跳接線與接頭於酸雨、溫度、振動試驗 後之量測插入損與試驗時間關係圖.

圖 2 顯示於試驗 27 天後產品 R 插入損 很差，為探討其原因，我們進行進一步分 析，經由放大鏡觀察得知鏽蝕污染相當嚴 重如圖 3 與圖 4 所示。圖 3 顯示試驗前與 試驗後之接頭尖端狀況，大部份跳接線接 頭尖端均呈現骯髒，此乃因污水與化學成 份污染所致，而此接頭尖端狀況可導致插 入損改變。

圖 3. 光纖跳接線接頭於酸雨、溫度、振動試驗 27 天後之尖端典型照相相片

試驗 27 天後的典型接頭與接頭尖端狀 況如圖 4 所示，其鏽蝕狀況明顯可見，尤 其是 R 型試驗品。

圖 4: 光纖跳接線接頭於酸雨、溫度、振動試驗 27 天之典型接頭圖

產品 R 試驗 27 天後發生嚴重鏽蝕，為 探討比較其鏽蝕細節，我們進行進一步化 學成份分析，經由高解析度 X 光化學分析 電 子 能 譜 儀 分 析 (High-resolution X-ray photoelectron spectroscopy, XPS), (Electron spectroscopy for chemical analysis, ESCA)，

分析得知產品 R 的含鋅量偏低，產品 R 的 含鋅量只有產品 Q 的 0.43 倍，而產品 P 的 含鋅量則為產品 Q 的 0.68 倍，如圖 5 所示。

由於表面之氧化鋅具有防腐蝕功能，產品 P

與產品 Q 較能忍受耐酸雨之侵蝕，試驗結 果值得跳接線戶外使用參考，並可供光纖 通訊產品可靠度改善應用。

圖 5: 光纖跳接線接頭於酸雨、溫度、振動試驗 27 天後之表面化學成份分析圖.

(二)FP-LD 可靠度試驗

今日世界高速網際網路與雲端計算的 發展開展光學網路的需求，尤其是光纖到 家(FTTH)的需求。光纖通訊的發展增加低 價而高可靠度雷射光源之需求，半導體光 源本身易受溫度、溼度、振動等影響其波 長、功率、偏振等。我們探討 PON 系統中 元組件與模組一般特性，而鎖模 FP-LD 或 互注式 FP-LD 頗具應用潛力，首先選擇 FP-LD 為試驗對象；然後，針對各個試驗 樣本設計其可靠度試驗的外加應力方法，

我們採取加速試驗方式，考量試驗溫度與 電偏壓應力、選擇注入光光應力來設計燒 入試驗方法，包括設計應力強度、加應力 時間、數據曲線需求等試驗條件；同時，

探討應量測與分析的元組件參數類別、量 測系統架構、與量測時距。

我們抽選 FP-LD 進行可靠度試驗，並 針對 FP-LD 使用於 1.25Gb/s 數位通訊下進 行眼圖、光功率、光譜特性量測與相關參

數分析。因 FP-LD 之可靠度目前尚無一定 標準，尤其是外加光應力之資訊。雷射光 通訊之雷射功率常為 0dBm 來估計，為決 定試驗光應力之大小，我們先抽取一顆雷 射改變光應力大小進行試驗、量測與分 析。然後，選擇 4 dBm (1550 nm)的光應力，

進行燒入 burning 試驗。本次實驗之三顆 FP 雷射，所施加的光應力大小皆為 4 dBm (1550 nm)之燒入 burning 試驗，特性量測則 每 burning 三小時實施一次，包括發光強度 量測、光譜量測、與眼圖量測等，並進行 ER 與 Q 值分析。依照量測的狀況不同，我 們將三顆 FP 雷射做分類表一所示。

表一 三顆 FP 雷射做分類狀況表

FP T 只進行固定 FP 雷射溫度 (25 ℃)之量測

FP W 只進行固定 FP 雷射波長 (1550 nm)之量測

FP T&W

同一顆 FP 雷射進行固定 溫度量測也進行固定波長 量測

燒入 burning 試驗一定時間後，首先我 們比較三顆 FP 雷射 L-I 特性量測結果，分 析 L-I 曲線之 slope efficiency，將其變化量 對 burning 時間作圖，如圖 6 所示，圖中為 20 ℃時 FP 雷射之特性，圖中顯示在此光 應力下，burning 試驗時間內 slope efficiency 變化不大，而有漸趨穩定之趨勢，但對訊 號傳輸之影響則待進一步分析。

圖 6. 20 ℃時 FP 雷射 L-I 曲線之 slope efficiency 變化量對累積 burning 時間作圖

其 次 ， 為 進一步分析訊號傳輸之影 響 ， 我 們 分 別 對 三 顆 FP 雷 射 載 入

1.25Gbps，Vpp 為 0.6 V 的數位訊號。我們 於燒入 burning 試驗一定時間後，實施光譜 量測、與眼形圖量測等，並進行 ER 與 Q 值分析。量測所得之典型眼形圖如圖 7 所 示。

FP W burning 0 hour

FP T&W burning 0 hour

FP W burning 39 hours

FP T&W burning 39 hours

圖 7. 定波長 1550 nm 時 FP 雷射(FP W 以及 FP T&W)量測之眼圖比較

我們再將量測所得之典型眼圖(圖 7)加 以分析，所得的 ER 與 Q 值對累積 burning 時間作圖，結果如圖 8 與圖 9 所示。圖 8 顯示雷射 FP T 之量測 ER 與 Q 值，為固定 FP 雷射的溫度為 25℃下之量測結果，圖中 顯示在此光應力下，burning 試驗時間內之 ER 值變化不大，而 Q 值於 burning 試驗時 間超過 30 小時後有漸趨穩定之趨勢。

圖 8 FP 雷射定溫 25 ℃時 FP T 之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

我們也可觀察固定 FP 雷射定波長於 1550 nm 之量測結果，另一顆雷射 FP W 之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化結果如 圖 9 所示，圖中顯示之結果與圖 8 相似。

Accumulate burning time (hours)

0 10 20 30 40

雷 雷 雷 雷 射 射 射射

L-I

曲 曲 曲 曲 線 線 線 線

Slope efficiency

變 變 變 變 變 變 變 變 變 變 變 變

(mW/mA)

-0.008 -0.006 -0.004 -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008

FP T FP T&W FP W

圖 9. FP 雷射定波長 1550 nm 時 FP W 之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

圖 8 與圖 9 所示為不同顆雷射同一應 力下實驗而不同條件下量測結果，分別在 定溫或定波長下量測。另一方面，我們由 同一光應力下所得 burning 試驗結果以同 一 顆 雷 射 進 行 不 同 條 件 量 測 ， 雷 射 FP T&W 量測結果如圖 10 與圖 11 所示。圖 10 顯示在此光應力下，雷射 FP T&W 之量 測 ER 與 Q 值均有趨向穩定之趨勢，而以 固定 FP 雷射溫度之量測結果最為明顯，ER 值變化不大，而 Q 值於 burning 試驗時間 超過 30 小時後有漸趨穩定之趨勢。圖 11 顯示以固定 FP 雷射波長 1550nm 之量測結 果，ER 值與 Q 值亦有漸趨穩定之趨勢。

圖 10.定溫 25 ℃時雷射 FP T&W 之量測 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

圖 11. 為定波長 1550 nm 時雷射 FP T&W 量 測之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

接著比較各 FP 之 ER 與 Q 值量測結

果，首先是 FP T 與 FP T&W 在定溫狀態下 的眼形圖、及 ER、Q 值比較圖。如圖 12 所示。圖中顯示在此光應力下，burning 試 驗時間內 ER 與 Q 值有漸趨穩定之趨勢。

FP T burning 0 hour FP T&W burning 0 hour

FP T burning 39 hours FP T&W burning 39 hours

圖 12. 為定溫 25 ℃時 FP 雷射(FP T 以及 FP T&W)量測之眼形圖、ER 與 Q 值分別隨累積 burning 時間變化圖

再來是 FP W 與 FP T&W 在定波長狀 態下的眼形圖、及 ER、Q 值比較圖。如圖 12 所示。圖中顯示在此光應力下，burning 試驗時間內 ER 與 Q 值亦有漸趨穩定之趨 勢。

FP W burning 0 hour

FP T&W burning 0 hour

FP W burning 39 hours

FP T&W burning 39 hours

圖 13. 為定波長 1550 nm 時 FP 雷射(FP W 以及 FP T&W)量測之眼形圖、ER 與 Q 值分別值隨累積 burning 時間變化圖

為進一步分析訊號傳輸之影響，我們 分別對三顆 FP 雷射載入 650 Mbps，Vpp 為 0.6 V 的數位訊號。我們於燒入 burning 試驗一定時間後，實施光譜量測、與眼形 圖量測等，並進行 ER 與 Q 值分析。量測 所得之典型眼形圖如圖 14 所示。

FP W burning 0 hour FP T&W burning 0 hour

FP W burning 39 hours FP T&W burning 39 hours

圖 14. 為定波長 1550 nm 時 FP 雷射(FP W 以 及 FP T&W)量測之眼圖比較

我們再將量測所得之典型眼圖(圖 7)加 以分析，所得的 ER 與 Q 值對累積 burning 時間作圖，結果如圖 15 與圖 16 所示。圖 15 顯示雷射 FP T 之量測 ER 與 Q 值，為固 定 FP 雷射的溫度為 25℃下之量測結果，

圖中顯示在此光應力下，burning 試驗時間 內之 ER 值變化不大，而 Q 值於 burning 試 驗時間超過 30 小時後有漸趨穩定之趨勢。

圖 15. 為定溫 25 ℃時 FP 雷射(FP T)量測之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

我們也可觀察固定 FP 雷射定波長於 1550 nm 之量測結果，另一顆雷射 FP W 之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化結果如 圖 16 所示，圖中顯示之結果與圖 15 相似。

圖 16. 為定波長 1550 nm 時 FP 雷射(FP W)量 測之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

另一方面，我們由同一光應力下所得 burning 試驗結果以同一顆雷射進行不同條 件量測，雷射 FP T&W 量測結果如圖 17 與圖 18 所示。圖 17 顯示在此光應力下，

雷射 FP T&W 之量測 ER 與 Q 值均有趨向 穩定之趨勢，而以固定 FP 雷射溫度之量測 結果最為明顯，ER 值變化不大，而 Q 值於 burning 試驗時間超過 30 小時後有漸趨穩 定之趨勢。圖 18 顯示以固定 FP 雷射波長 量測之 ER 值與 Q 值於 burning 試驗時間超 過 30 小時後均有漸趨穩定之趨勢。

圖 17. 定溫 25 ℃時 FP 雷射(FP T&W)量測之 ER與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

圖 18. 定波長 1550 nm 時 FP 雷射(FP T&W) 量測之 ER 與 Q 值隨累積 burning 時間變化圖

接著，比較各 FP 之 ER 與 Q 值量測結 果，首先是 FP T 與 FP T&W 在定溫狀態下 的 ER 及 Q 值比較圖。如圖 19 所示。圖中 顯示在此光應力下，於 burning 試驗時間超 過 30 小時後 ER 與 Q 值有漸趨穩定之趨勢。

FP W 與 FP T&W 在定波長狀態下的 眼形圖、及 ER、Q 值比較圖，如圖 20 所 示。圖中顯示在此光應力下，burning 試驗 時間內 ER 與 Q 值於 burning 試驗時間超過 30 小時後亦有漸趨穩定之趨勢。

圖 19. 定溫 25 ℃時 FP 雷射(FP T 以及 FP T&W)量測之 ER 與 Q 值分別值隨累積 burning 時 間變化圖

圖 20. 定波長 1550 nm 時 FP 雷射(FP W 以及 FP T&W)量測之 ER 與 Q 值分別隨累積 burning 時間 變化圖

(六六六) 計畫成果自評六 計畫成果自評計畫成果自評 計畫成果自評

本計畫第一年完成之主要工作項目有

（i）實施傳輸特性量測：以現有數據測試 系統進行傳輸特性量測。（ii）設計光纖跳 接線與接頭之可靠度試驗之條件。（iii）

執行光纖跳接線與接頭之可靠度試驗。(iv) 量測與分析光纖跳接線與接頭之可靠度試 驗結果。(v)設計 FP-LD 之可靠度試驗之條 件，並且探討測試環境與測試電應力設 計。（vi）執行 FP-LD 之可靠度試驗。(vii) 量測與分析 FP-LD 之可靠度試驗結果，含 Eye、光功率、光譜特性量測與相關參數分 析。

本計畫第一年產出成果及績效有:

(1)發表光通訊傳輸雷射技術及可靠度相關 研發成果，含國際期刊論文 4 篇及國際研 討會論文 2 篇:

(i) Z. -R. Lin, C. -K. Liu, G. Keiser, C.-L. Tseng , and C.-M. Chiu, “ Tunable C- and L-band erbium-doped fiber ring lasers for performance testing of wavelength-division multiplexing access network with injection-locked Fabry-Perot laser diodes,”

Optical Engineering, vol. 49, no. 10, pp.

105006-1~105006-7, Oct. 2010.

(ii) C. -L. Tseng, C. -K. Liu, Z. -R. Lin, C. -M. Chiu, and K. -C. Lai, “Stable tunable single-longitudinal-mode semiconductor optical amplifier erbium-doped fiber ring lasers for 10 Gbps transmission over 50 km single-mode fiber,” Optica Applicata, vol. 40, no. 4, pp.927-933, Dec., 2010.

(iii)J.-J. Jou, C.-K. Liu, and F.-S. Lai, “Gamma-ray irradiation effects on dynamic gain of erbium-doped fiber amplifiers,” Optica Applicata, vol. 40, no. 4, pp.

921-926, Dec., 2010.

(iv)Z. -R. Lin, C. -K. Liu, and Gerd Keiser, “Tunable dual-wavelength erbium-doped fiber ring laser covering both C-band and L-band for high-speed communications,” Optik- Int. J. Light Electron Opt.

2011,doi:10.1016/j.ijleo.2010.11.030, 2011.

(v)Z.-R. Lin, G. Keiser, C.-K. Liu, K.-C.Lai, Y.-J. Jhang, and M.-J. Huang,“Effects of acid rain on optical fiber patch cord connectors”, OECC 2010, July. 5~9, Sapporo, Japan, 2010

(vi)Gerd Keiser, Z. -R. Lin, and C. –K. Liu, “Acid rain corrosion effects on outdoor optical patch cord connectors”, The 12th International Conference on Quality in Research (QiR 2011), July. 4~7, Bali, Indonesia, 2011

(2)培養研究人才方面：第一年培養熟悉光 纖網路與可靠度的博士生 1 人畢業、碩士 生 1 人畢業。

(3)上行雷射裝置的可靠度研究，對於光纖

到家產業發展有貢獻，也有助於網路管理 之設計。可廉價化的網路產品與可靠度資 訊，有助於相關光纖系統的早日實用與普 及。

(4)本計畫相關技術可協助業界降低研發時 程與成本，帶動國內通訊產業與光電產業 發展。

(5) 使 參 與 之 工 作 人 員 熟 練 PON 與 WDM-PONs 系統的設計與規劃，培養光纖 通訊系統元組件與模組開發人才，提升參 與之工作人員之量測技術，增進數據整理 和分析能力。也提升參與之工作人員之可 靠度常識，進而培養可靠度設計能力。

五 五五

五、、、參考文獻、參考文獻參考文獻參考文獻

[1] H. Shinohara, “FTTH experiences in Japan [Invited],”

J. Optical Networking, vol. 6, pp. 616-623, June 2007 [2] H. Kurokawa, R. Hazama, Y. Kimura, S. Ikuno, and S.

Mitachi, “An analyses of return loss in water immersion tests for PC connectors,” IEEE Lasers and Electro-Optics Society. LEOS, vol. 1, pp. 437-438, Nov. 2004.

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[9] Z. -R. Lin, C. -K. Liu, Y.-J. Jhang, and Gerd Keiser

“ Tunable directly modulated fiber ring laser using a reflective semiconductor optical amplifier for WDM access networks,” Optics Express, vol. 18, no. 17, pp.

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[10] C.-L. Tseng, C.-K Liu, J.-J. Jou, W.-Y. Lin,C.-W. Sun, S.-C. Lin,S.-L. Lee, and G. Keiser, "Bidirectional Transmission Using Tunable Fiber Lasers and Injection-Locked Fabry-Perot Laser Diodes for WDM Access Networks," Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 20,pp. 794-796, 2008.

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Liljeberg, and L. A. Coldren,"Performance and reliability of widely tunable laser diodes," in Electronic Components and Technology Conference, 2003. Proceedings. 53rd, 2003, pp. 789-795.

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國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表

日期:2011/10/14

國科會補助計畫

計畫名稱: 分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗 計畫主持人: 劉政光

計畫編號: 99-2221-E-011-080- 學門領域: 光纖通訊與波導光學

無研發成果推廣資料

99 年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人：劉政光 計畫編號：99-2221-E-011-080- 計畫名稱：分波多工被動光網路之直調光源分析與可靠度試驗

量化

成果項目 ^{實際已達成}

數（被接受 或已發表）

預期總達成 數(含實際已

達成數)

本計畫實 際貢獻百

分比

單位

備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ...

等）

期刊論文 0 0 100%

研究報告/技術報告 0 0 100%

研討會論文 0 0 100%

論文著作 篇

專書 0 0 100%

申請中件數 0 0 100%

專利 已獲得件數 0 0 100% 件

件數 0 0 100% 件

技術移轉

權利金 0 0 100% 千元

碩士生 0 0 100%

博士生 0 0 100%

博士後研究員 0 0 100%

國內

參與計畫人力

（本國籍）

專任助理 0 0 100%

人次

期刊論文 4 0 100%

研究報告/技術報告 0 0 100%

研討會論文 2 0 100%

論文著作 篇

專書 0 0 100% 章/本

申請中件數 0 0 100%

專利 已獲得件數 0 0 100% 件

件數 0 0 100% 件

技術移轉

權利金 0 0 100% 千元

碩士生 0 0 100%

博士生 0 0 100%

博士後研究員 0 0 100%

國外

參與計畫人力

（外國籍）

專任助理 0 0 100%

人次

其他成果

(

無

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程/模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動/競賽 0

研討會/工作坊 0

電子報、網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項

目 計畫成果推廣之參與（閱聽）人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價 值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性） 、是否適 合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□未達成目標（請說明，以 100 字為限）

□實驗失敗

□因故實驗中斷

□其他原因 說明：

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：

論文：■已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無 專利：□已獲得 □申請中 ■無

技轉：□已技轉 □洽談中 ■無 其他：（以 100 字為限）

本計畫發表光通訊傳輸雷射技術及可靠度相關研發成果，含國際期刊論文 SCI 4 篇及國際 研討會論文 2 篇

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價 值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以 500 字為限）

計畫成果

本計畫第一年完成之主要工作項目有（i）實施傳輸特性量測：以現有數據測試系統進行 傳輸特性量測。（ii）設計光纖跳接線與接頭之可靠度試驗之條件。（iii）執行光纖跳接 線與接頭之可靠度試驗。(iv)量測與分析光纖跳接線與接頭之可靠度試驗結果。(v)設計 FP-LD 之可靠度試驗之條件，並且探討測試環境與測試電應力設計。（vi）執行 FP-LD 之可 靠度試驗。(vii)量測與分析 FP-LD 之可靠度試驗結果，含 Eye、光功率、光譜特性量測與 相關參數分析。

本計畫第一年產出成果及績效有:

(1)發表光通訊傳輸雷射技術及可靠度相關研發成果，含國際期刊論文 4 篇及國際研討會 論文 2 篇:

(i) Z. -R. Lin, C. -K. Liu, G. Keiser, C.-L. Tseng , and C.-M. Chiu, ’ Tunable C- and L-band erbium-doped fiber ring lasers for performance testing of wavelength-division multiplexing access network with injection-locked Fabry-Perot laser diodes,’ Optical Engineering, vol. 49, no. 10, pp.

105006-1~105006-7, Oct. 2010.

tunable single-longitudinal-mode semiconductor optical amplifier erbium-doped fiber ring lasers for 10 Gbps transmission over 50 km single-mode fiber,’ Optica Applicata, vol. 40, no. 4, pp.927-933, Dec., 2010.

(iii)J.-J. Jou, C.-K. Liu, and F.-S. Lai, ’Gamma-ray irradiation effects on dynamic gain of erbium-doped fiber amplifiers,’ Optica Applicata, vol. 40, no.

4, pp. 921-926, Dec., 2010.

(iv)Z. -R. Lin, C. -K. Liu, and Gerd Keiser, ’Tunable dual-wavelength erbium-doped fiber ring laser covering both C-band and L-band for high-speed communications,’

Optik- Int. J. Light Electron Opt. 2011,doi:10.1016/j.ijleo.2010.11.030, 2011.

(v)Z.-R. Lin, G. Keiser, C.-K. Liu, K.-C.Lai, Y.-J. Jhang, and M.-J.

Huang,’Effects of acid rain on optical fiber patch cord connectors’, OECC 2010, July. 5~9, Sapporo, Japan, 2010

(vi)Gerd Keiser, Z. -R. Lin, and C. –K. Liu, ’Acid rain corrosion effects on outdoor optical patch cord connectors’, The 12th International Conference on Quality in Research (QiR 2011), July. 4~7, Bali, Indonesia, 2011

(2)培養研究人才方面：第一年培養熟悉光纖網路與可靠度的博士生 1 人畢業、碩士生 1 人畢業。

(3)上行雷射裝置的可靠度研究，對於光纖到家產業發展有貢獻，也有助於網路管理之設 計。可廉價化的網路產品與可靠度資訊，有助於相關光纖系統的早日實用與普及。

(4)本計畫相關技術可協助業界降低研發時程與成本，帶動國內通訊產業與光電產業發展。

(5)使參與之工作人員熟練 PON 與 WDM-PONs 系統的設計與規劃，培養光纖通訊系統元組 件與模組開發人才，提升參與之工作人員之量測技術，增進數據整理和分析能力。也提升 參與之工作人員之可靠度常識，進而培養可靠度設計能力。