簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 呂振立
Chen-li Lu
論文名稱: 利用SU-8設計光纖波長多工耦合器之模擬分析
Design, Simulation and Analysis of Optical Fiber Wavelength Multiplexer Coupler by Using SU-8
指導教授: 柯正浩
Cheng-hao Ko
口試委員: 沈志霖
Ji-lin Shen
徐勝均
Sendren Sheng-Dong Xu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 110
中文關鍵詞: SU-8波長多工耦合器
外文關鍵詞: SU-8, Wavelength multiplexer, Coupler
相關次數: 點閱:302下載:1
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

在本篇論文當中,我們利用高分子材料SU-8,以Y型分支結構為基礎來進行波導元件的設計與模擬,主要希望設計出適用於工作波長850nm之多模光纖波長多工耦合器,其元件主要運用於通訊晶片。我們分別提出兩種不同結構的1×8耦合器,並且運用模擬軟體 TracePro,針對不同結構之多模耦合器進行模擬,接著運用模擬軟體BeamPROP,取其兩種結構1×4部分,觀察其結構於單模的適用性。
最後將模擬結果進行分析及討論,此耦合器在結構與尺寸不同之傳輸損耗探討,以分貝(dB)為單位,分析光源通過此耦合器每階段所產生的損耗,與此波導元件運用於多模傳輸之光入射角度與出射角度分析探討。
在發射光源半角0° 、4° 、8° 、10°,結構一1×8多模耦合器,最低損耗值(對應之耦合效率)分別可達到0dB (100%)、-0.12dB (97.32%)、-0.94dB (80.55%)、-1.44dB (71.79%),而於結構二,則分別可達到0dB (100%)、-0.13dB (97.15%)、-0.9dB (81.8%)、-1.42dB (72.13%);結構一1×4單模耦合器,在工作波長850nm及1550nm,其最低損耗值(對應之耦合效率)分別達到-6.43dB (22.75%)及-6.2dB (24.01%),而結構二則分別可以達到-6.66dB (21.57%)及-6.35dB (23.16%)。
本研究結果顯示,此設計可達到八波長之多工混波耦合於單一波導通道。


In this paper, in order to model the optical fiber wavelength multiplexer coupler used in 850nm wavelength, we design a waveguide device based on Y-branches structure of SU-8 polymer materials. This component is mainly used as an optical communication chip. Two types of 1×8 couplers with different structures were modeled and simulated by a ray tracing software TracePro for multi-mode coupling. For the single mode coupling, due to the wave mature, we use the software BeamPROP to simulate the beam propagation inside the waveguide channel of a 1×4 coupler.
The result obtained from the simulation is used to analyze the coupling loss of the designed structures. The dependence of the exit beam angular distribution on the incident beam is also obtained from the analysis of the simulation result.
For the type one multi-mode 1×8 coupler, the minimal coupling losses (maximal coupling efficiencies) for the 0°, 4°, 8°, 10° half divergence are 0dB (100%), -0.12dB (97.32%), -0.94dB (80.55%), -1.44dB (71.79%), respectively. For the type two multi-mode 1×8 coupler, the minimal coupling losses (maximal coupling efficiencies) for the 0°, 4°, 8°, 10° half divergence are 0dB (100%), -0.13dB (97.15%), -0.9dB (81.8%), -1.42dB (72.13%), respectively. For the type one single mode 1×4 coupler, the minimal coupling losses (maximal coupling efficiencies) for 850 nm and 1550 nm wavelength are -6.43dB (22.75%) and -6.2dB (24.01%), respectively. For the type two single mode 1×4 coupler, the minimal coupling losses (maximal coupling efficiencies) for 850 nm and 1550 nm wavelength are -6.66dB (21.57%) and -6.35dB (23.16%), respectively.
The result shows our design is capable of performing multiplexing of eight wavelengths into a single waveguide channel.

致謝 I 中文摘要 II Abstract III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XIV 第一章 序論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2研究目的 2 1.3本文架構 2 第二章 原理探討 3 2.1光纖理論 3 2.2光束傳播法 6 2.3蒙地卡羅模擬法 7 2.4光源耦合 8 2.4.1光源介紹 8 2.4.2數值孔徑 10 第三章 模擬設計與架構 11 3.1設計概念 11 3.1.1結構一之設計架構 13 3.1.2結構二之設計架構 15 3.2 建立模擬工具 17 3.3單模光纖耦合器模擬方法 18 3.4多模光纖耦合器模擬方法 20 第四章 模擬結果 25 4.1單模光纖結構一模擬結果 25 4.1.1工作波長1550 nm 26 4.1.2工作波長850 nm 31 4.2單模光纖結構二模擬結果 37 4.2.1工作波長1550 nm 37 4.2.2工作波長850 nm 38 4.3多模光纖模擬結果 39 4.3.1多模光纖結構一不同發射光角度 39 4.3.2多模光纖結構二不同發射光角度 52 第五章 模擬結果探討與結論 78 5.1模擬結果探討 78 5.2結論 87 第六章 未來展望 88 參考文獻 89 附錄 90

[1] Stewart E. Miller,“Integrated Optics: An Introduction,”THE BELL SYSTEM
TECHNICAL JOURNAL, Vol. 48, pp. 2059-2069 (1969).
[2] Casey F. Kane and Robert R. Krchnavek,“Benzocyclobutene Optical
Waveguides,”IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 7, No. 5, pp. 535-537
(1995).
[3] 李銘淵,光纖通信概論,全華圖書 (1989)。
[4] Rsoft Design Group, BeamPROP user menu, chapter 1, pp. 4-17.
[5] J. A. Fleck, Jr., J. R. Morris, and M. D. Feit,
“Time-dependentpropagation of high energy laser beams through the
atmosphere,” J.Appl. Phys., 10. pp. 129-160 (1976).
[6] 盧廷昌、王興宗,半導體雷射技術,五南圖書 (2010)。
[7] Joseph C. Palais著,董德國、陳萬清譯,光纖通訊,東華書局出版(2003)。
[8] SUM TZE CHIEN, “Waveguide fabrication using proton beam writing,” ph.D
dissertation, National University of Singapore, Kent Ridge, Singapore
(2005).

無法下載圖示 全文公開日期 2018/07/13 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
QR CODE