光纖通訊專題

自耦振盪光脈衝載波建構無源 10 Gbit/s 歸零相移與開關鍵控雙向傳輸 [ 下載 PDF ]

紀裕傑, 林恭如

自耦光電振盪器由於能同時產生高重複率之歸零脈衝光與微波時鐘訊號，因此在高速光分時多工整合高密度分波多工傳輸網路中扮演極重要角色。首先，在局端利用積體化整合之分布反饋雷射二極體及電吸收調變器建構自耦光電振盪器，以產生 10 GHz 之歸零脈衝光及微波時鐘訊號，進行無須傳統微波訊號源之 10 Gbit/s 歸零二相移相鍵控下行傳輸。接著在光網路用戶單元端，再利用其下行歸零脈衝光載波，以進行強度調變產生歸零開關鍵控來進行上行傳輸，用以完成無須傳統微波訊號源之 10 Gbit/s 雙向歸零二相移相鍵控／開關鍵控傳輸。研究中得到最佳化歸零脈衝光之脈衝寬、有效品質因數及消光比，分別為 16 ps、4 × 10⁵ 及 10.1 dB。此外，也探討了自耦光電振盪器內光纖長度對輸出歸零脈衝光之時基誤差及微波時鐘訊號之相位雜訊的最佳化。最後，在誤碼率需求為 10⁻⁹ 條件下，其 10 Gbit/s 下行歸零二相移相鍵控及再利用上行歸零開關鍵控在背靠背傳輸時，分別具有接收功率為 −20 及 −17.5 dBm 之特性，下行歸零二相移相鍵控具有較佳傳輸品質，主要是因為二相移相鍵控對強度雜訊有較強之免疫力。

室內射頻光纖系統 [ 下載 PDF ]

莊明學, 李三良

由於智慧手持裝置的應用急速成長，具備寬頻傳輸的無線及行動網路佈建變成相當急迫。當用戶的傳輸頻寬需求持續增加時，包括現有的 WiMAX 網路服務以及未來 4G 網路，其無線電訊號在室內容易受到牆壁及室內物品的阻隔，而影響到接收訊號的品質。為有效提高訊號覆蓋率，並提供低成本且彈性的服務，可使用射頻光纖 (radio over fiber, RoF) 技術，克服室內無線訊號穿透性及覆蓋率不足的問題。本文介紹射頻光纖技術及其應用，並以建置於台灣科技大學的系統，說明如何以低成本的模組，佈建大樓的 RoF 系統，並展示佈建前後之傳輸效能差異。

高速罐型封裝光模組 [ 下載 PDF ]

施天從, 周肇基

為了實現高速且低成本的光纖通訊系統，需要發展低成本的光收發模組。罐型封裝光模組有成本低、體積小、製程簡單與適合大量生產等優點。本文利用三維電磁模擬軟體，分析低成本的罐型封裝基座的高頻特性，並使用特製 K 型接頭，實驗量測罐型封裝基座的 S 參數與眼圖，證實 TO-46 罐型封裝基座的操作速率可達 25 Gb/s。本文也製作 25 Gb/s 的 TO-46 罐型封裝垂直共振腔面射型雷射模組，以應用於高速光纖數據傳輸。

利用升頻相位調變的 CATV 傳輸系統 [ 下載 PDF ]

吳柏逸, 呂海涵, 應誠霖, 溫建穎, 胡富智

在 CATV 傳輸系統中，採用升頻技術和相位調變方式來減少系統引起的雜訊和失真已經被提出並證實了。相對於使用常見的強度調變方式的 CATV 傳輸系統，在我們提出的系統中同樣傳輸 100 公里的單模光纖，擁有更好的載波雜訊比、二次拍差比與三次拍差比。這驗證了擬議系統的可行性，並揭示一個優異的傳輸性能。

超寬頻 60 GHz 光載微波無線系統 [ 下載 PDF ]

黃厚茨, 江雅棠, 劉煥清, 孫長新, 吳孟凡, 許訓豪, 林俊廷

本文透過實際架設之實驗系統展示一超高資料傳輸速率之 60 GHz 光載微波無線系統。其光訊號產生方法為透過將單電極馬氏調變器偏壓在低點的簡單架構產生雙邊帶光訊號，再以倍頻方式產生 60 GHz 毫米波電訊號。基於提高頻譜效益的原因，我們選擇正交分頻多工技術來加密訊號。本文旨在討論雙邊帶光訊號在光纖傳輸時所受到的射頻凋零以及拍擊干擾對訊號傳輸品質的影響。透過理論分析、及軟體 VPI WDMTransmissionMaker模擬以及實際實驗驗證，我們藉由位元存取演算法以及 I/Q 不平衡補償法，以 7 GHz的 60 GHz 正交分頻多工加密訊號達到 1 公里標準單模光纖傳輸及 10 公尺無線傳輸下，分別達到資料傳輸率至少 40 Gbps 的光載微波無線系統。

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高功率次兆赫茲諧波鎖模摻鐿釔鋁石榴石雷射 [ 下載 PDF ]

莊威哲, 梁興馳, 黃國維, 蘇冠暐, 陳永富

本文介紹了高功率、高重複率的諧波鎖模 Yb:YAG 雷射。我們分別使用不同長度的 Yb:YAG 晶體作為增益介質以得到不同重複率的鎖模脈衝輸出。實驗結果顯示，使用相同晶體下，改變不同的光學腔長可以得到不同的諧波脈衝重複率。當使用光學厚度為 1.87 毫米的 Yb:YAG 晶體，我們可以在吸收功率為 8.3 W、光學腔長為 6.91 毫米下，得到輸出功率為 4.6 W 而脈衝重複率為 2.4 次兆赫茲 (240 GHz) 的諧波鎖模脈衝輸出，此時脈衝寬度為 0.629 ps；當使用光學厚度為 1.00 毫米的 Yb:YAG 晶體時，我們可以提升輸出重複率至 4.5 次兆赫茲 (450 GHz)，此時輸出功率為 1.75 W，脈衝寬度為 0.653 ps。此外，藉由引進簡併共振腔的概念，我們可以進一步提升脈衝重複率至 6 次兆赫茲 (600 GHz)。

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低掠角小角度 X 光散射原理及在高分子薄膜結構之應用 [ 下載 PDF ]

孫亞賢, 劉峻佑, 簡士偉

本文將對低掠角小角度 X 光散射的基本原理及其在高分子薄膜奈米結構解析之應用做一簡單介紹，並講解如何解析低掠角小角度 X 光散射的特徵圖與薄膜奈米結構之關係。最後列舉幾個低掠角小角度 X 光散射應用在高分子材料薄膜微結構上的實例研究，如：雙親性嵌段共聚微胞單層薄膜及除潤現象誘導非對稱型嵌段共聚物薄膜之多層級結構。

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紫外光雷射於鋁摻雜氧化鋅薄膜電極圖案化與退火製程研究 [ 下載 PDF ]

蕭文澤, 曾釋鋒, 鍾健愷, 黃國政, 蔣東堯

本研究提出了複合式雷射處理技術 (同時具有電極圖案化與雷射退火製程效果)，針對鋁摻雜氧化鋅 (aluminum-doped zinc oxide, AZO) 透明導電薄膜材料於一個製程步驟中完成。雷射聚焦光斑直徑為 30 µm，而正離焦光束直徑為 1 mm，藉由紫外光雷射系統進行調整。AZO 透明導電薄膜以濺鍍法沉積於康寧 Eagle 2000 玻璃基板，厚度約為 200 nm。加工後的薄膜表面性質分別藉由原子力顯微鏡 (AFM) 觀察薄膜表面粗糙度、場發射掃描式電子顯微鏡 (FE-SEM) 與三維雷射共焦顯微鏡觀察薄膜表面形貌、四點探針量測儀分析薄膜電性和電阻率變化情形，而分光光譜儀量測光穿透率。實驗結果得知，脈衝重複頻率增加其雷射剝蝕深度也隨之增加。當振鏡掃描速度增加時其雷射剝蝕深度隨之降低。雷射退火後在薄膜穿透率光譜略有變化，在可見光光譜範圍內其平均光穿透率約 83%。經由雷射電極圖案化與雷射退火製程後，薄膜電阻率明顯下降。在雷射退火後的結構分析中，使用 X 光繞射光譜 (X-ray diffraction, XRD)，搭配 Scherrer 公式計算退火後晶粒大小，得知隨著掃描速度降低，其薄膜晶粒尺寸明顯變大。此外，固定掃描速度為 500 mm/s，調整雷射脈衝重複頻率為 40 kHz、55 kHz 與 70 kHz，所得到薄膜表面粗糙度分別為 1.1 nm、1.2 nm 與 1.8 nm。

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表面電漿光觸媒光波導介面旋轉床反應器之水汙染處理 [ 下載 PDF ]

黃鴻基

本研究討論光觸媒光波導介面旋轉床反應器應用於甲基橙染料脫色降解實驗之方法，並驗證表面電漿 (surface plasmons) 對於光觸媒反應之光化學操作程序有強化之效能。在紫外光低壓汞燈與紅光發光二極體雙光源操作下，可驗證表面電漿光觸媒反應之操作效能。光觸媒光波導介面旋轉床反應器具有提高處理中液體之質傳效率與降低操作消耗能量等優點，可應用於高效能之水汙染處理，更對於光觸媒與表面電漿輔助光化學反應之發展具有重要意義。

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使用奈米磁性粒子之癌症熱治療器材原理 [ 下載 PDF ]

鄭匡善

透過結合產生時變交替磁場之技術與奈米科技，使用奈米磁性粒子之癌症熱治療醫療器材 (醫材) 目前已成功開發並於歐洲合法上市。該醫材於理論上得達成無創治療癌症之理想。本文介紹此類醫材之主要組成、利用磁場激發注入患者體內之奈米磁性粒子發熱之原理、以及奈米磁性粒子選擇性標定癌病灶之原理等，並介紹與評析此類醫材可能為患者與操作者帶來之風險。