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光纖通訊及其它光電工業 盧聖華 逢甲光電系助理教授 光電六大領域 世界光電市場 光纖通訊 光纖通訊歷史 簡單的光纖通訊系統 光纖 (Fiber) 訊號在光纖中傳播的衰減與色散問題 光纖損耗(Fiber attenuation) 光纖的數值孔徑 階變折射率多模光纖 (Step-index multimode fiber) 多模態對光訊號傳輸的影響 Modal dispersion ? 與光軸夾角大的光線，其所行經的路徑長度較長。 Modal noise ? 不同模態會相互干涉 漸變折射率多模光纖 (Graded-index multimode fiber)  縮短高階模態傳播時間，降低Modal dispersion 階變折射率單模光纖 (Step-index single-mode fiber) 色散的種類 Modal dispersion 不同模態有不同的路徑長度 Chromatic dispersion Material dispersion. 不同波長的光波有不同的傳播速度 Waveguide dispersion. 光能量在core與cladding的分佈與波長有關 Polarization mode dispersion 雙折效應 零色散位移單模光纖(Zero dispersion-shifted single-mode fiber) 1.55 μm 處色散總和為零? 有 Four-Wave Mixing問題? 發光二極體(LED) 發光二極體(Light Emitting Diode, LED) 具PN接面的半導體，外加順向電壓時，電子與電洞移動至PN接面結合產生光。 半導體的種類及添加物決定光的顏色。 雷射二極體 (LD) 雷射二極體(Laser Diode, LD) LD與LED皆由PN接合所成。但LD在狹小線條狀 (寬度數?m至10 ?m)之領域，注入電流，使得電子與電洞結合發光 LD兩端面構成雷射諧振腔。光在諧振器內來回反射而放大 LED 與 LD 的特性比較 LED與LD特性比較表 材料與波長(光通訊用) 光偵測器 (Detector) 各種光偵測器的特性 光偵器特性考量 在工作波段中（700-900 nm 1200-1600 nm），具有高感度（high sensitivity）。 反應時間短（short response time）。 線性度（linearity）寬。 低雜訊。 易與光纖耦合。 特性穩定（不因溫度或時間改變，而有巨大變化）。 電路匹配性。 低成本、高可靠度。 摻鉺光纖放大器 (Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA) 通訊波段及其對應的光放大器 波長分波多工系統(Wavelength-Division Multiplexing System) ITU DWDM Channel 陣列波導光柵 (Arrayed Waveguide Grating, AWG) 光纖光柵 (Fiber Grating) 干涉濾光片(Interference filter) 光開關 (Optical Switch) Opto-Mechanical Switch MEMS Switch Bubble Switch Electro-Optical Switch 光儲存 光碟系統基本原理 在完美透鏡之焦平面的繞射圖樣 幾種不同光碟系統的結構及使用的LD波長 CD (Compact disk): 780 nm DVD (Digital Versatile Disc): 650 nm Blue-ray Disk HD (High-Definition) DVD: 405 nm Sony Blu-ray Disk 光儲存技術規格 日本光儲存用LD技術發展 資料來源 Jeff Hecht, Understanding fiber optics, 4th ed., Prentice Hall, 2002. Understanding Optical Communications - An IBM redbook G. Bouwhuis et al., Principles of optical Disc systems, Adam Hilger, 1985. 羅正忠, 許招墉, 必威体育精装版圖解半導體製程概論, 普林斯頓, 民國93年。 2004年我國與全球光電產業及技術動態調查報告, 2005年3月出版, 光電科技工業協進會。 50 GHz DWDM Filter 1549.3 nm 1549.90 nm 1550.50 nm a Multi-layered thin-film filter 多腔窄帶濾光片 Lucent micro-mirror optica