簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳彥彰
Chen, Yen-chang
論文名稱: DWDM窄帶濾光片創新設計對光學效益的探討
Original Design of Dense Wavelength Division Multiplexing Filter as to the Optical efficiency
指導教授: 林仁輝
Lin, Jen-hui
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 奈米科技暨微系統工程研究所
Institute of Nanotechnology and Microsystems Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 139
中文關鍵詞: 窄帶兔耳朵介電質多層膜中心波長修正
外文關鍵詞: ripple, bandpass, DWDM
相關次數: 點閱:62下載:4
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
  • 本論文將分成三部份來探討。第一個部份是薄膜濾光片的設計,本論文提出一種方法,就是利用solid etalon filter搭配介電質多層膜的方法,並探討一個 solid etalon filter 和一個介電質多層膜的組合及二個 solid etalon filter和一個介電質多層膜的組合,是否可以有效的降低鍍膜的層數,並達到頻寬的要求。除了這個二方法之外,還針對介電質多層膜及利用光學接觸的方法提出設計。第二部份是一般在設計介電質多層膜的時候,由於多腔的設計會造成兔耳朵最大變化值大於-0.3db,再考慮到製程上厚度的誤差影響,所以為了減小兔朵耳最大變化值,本論文利用David Cushing所提出來的構想,搭配自行設計的計算方法來提高運算的效率,並藉由兩種不同的方法求得通帶上各波長位置的透射率和理想透射率差值的和,找出差值和結果最小的一組,即是通帶上插入損失和最小的那一組,並討論如何從這兩種方法選擇最後的結果。第三個部份,因為在第一個部份有利用到solid etalon filter,且因此種濾波片所使用的玻璃基板厚度並不會是二分之一波長整數倍的厚,所以必須設法修正它在鍍膜時中心波長位移的情形,本論文採用的方式是在玻璃基板上鍍上一層低折射率的材料,但是修正膜的厚度會隨著玻璃厚度,低折射率材料、高折射率材料及玻璃基板的折射率不同而有所不司。本文利用微分求極值的方式推導出兩種solid etalon filter型式各別所需要鍍上低折射率修正膜的厚度。
    結果方面,第一個部份裡,一個 solid etalon filter 和一個介電質多層膜的組合及二個 solid etalon filter和一個介電質多層膜的組合確實可以達到透射波形的標準,並減少使用的膜數。第二個部份,利用本論文提出來的這個方法,在減小兔耳朵最大變化值方面,確實能將多腔設計所造成通帶上兔耳朵變化量減小很多。第三個部份,本論文推導出來的公式,確實可將中心波長修正,如此,我們在模擬設計時,solid etalon filter的部份就可以直接將真實玻璃基板的厚度帶入,而不是只是假定玻璃基板的厚度為二分之一波長厚度,因此,可以獲得真正的模擬結果。

    This paper has three parts to investigate DWDM narrow bandpass filter.The first part provides two methods to reduce the total number of layers. One method is combining solid etalon filter and dielectric multilayer filter by optical contact is one method; the other method is to combine two dielectric multilayer filters by optical contact. The second part provides a way to modify the central wavelength for solid etalon filter by using low refractive index material. Formula used to calculate the thickness of the low refractive material was derived. The third part provides a way to reduce the ripple affection by using Cushing’s technique together with addressing some technique to calculate the thickness of high and low refractive index material.

    中文摘要 I Abstract III 誌謝 IV 目錄 V 表目錄 VII 圖目錄 IX 符號表 XV 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 DWDM四種濾光技術 2 1-3 研究目的及研究方法 6 第二章 基本理論 17 2-1-1 單層膜與多層膜之反射與透射 17 2-1-2 膜矩陣與鍍膜的關係 24 2-2-1 全介電質Fabry-Perot Etalo 帶通濾光片 26 2-2-2 全介電質Fabry-Perot etalo 特性分析 29 2-3 介電質多層膜 35 2-4 非相干性與相干性之反射與透射 38 2-5 修正Solid Etalon Filter的中心波長 42 2-6 利用導納軌跡法修正基板的導納 56 2-7 減小Ripple的一種方法 60 2-8 DWDM薄膜濾光片製鍍基本規格之基本要求 66 第三章 DWDM窄帶濾光片設計與模擬 68 3-1 材料特性 68 3-2 設計分析 71 3-2-1 四種設計的簡易示意圖 74 3-3 Solid Etalon Filter搭配一個介電質多層膜濾光片 76 3-4 二個Solid Etalon Filter 搭配一個介電質多層膜濾光片 86 3-5 針對單純的介電質多層膜濾光片做的設計 95 3-6 兩個介電質多層膜濾光片做光學接觸的設計 105 第四章 結果與討論 111 4-1 消減兔耳朵的完整流程討論及結果 111 4-2 DWF-2DA7D產品的模擬和光譜圖分析 125 4-3 四種設計的比較分析 131 第五章 結論與未來研究方向 135 5-1 結論 135 5-2 未來研究方向 136 參考文獻 137 自述 139

    [1]. 張勝雄, “光解多工器濾波技術之介紹,” 遠東學報, Vol.20, pp.565~572, 2003.
    [2]. 陳昇暉, “次奈米窄帶濾光片的設計與製程和均勻性之關聯的探討,” 博士論文,國立中央大學光電科學研究所, 2006.
    [3]. 王崗嶸,陳鴻仁, “Dwdm技術入門,” 全華科技圖書股份有限公司, 台北, 2002.
    [4]. 李正中, “薄膜光學與製鍍技術,” 藝軒圖書出版社, 台北, 2006
    [5]. Bookham, http://www.bookham.com/common/ttff_filterchip.cfm
    [6]. Cushing D.H., “Band shape improvement techniques,” Proc SPIE, Vol.4094, pp.65-73, 2000.
    [7]. FOWLES G.R., “Introduction to modern optics,” 新智出版社, 台北, 1975.
    [8]. Floriot J., Lemarchand F. and Lequime M., “High accuracy measurement of the residual air gap thickness of thin film and solid spaced fiters assembled by optical contacting,” Optics Communications, Vol.260, pp.324-328, 2006.
    [9]. Floriot J., Lemarchand F. and Lequime M., “Solid-spaced filters: An alternative for narrow -bandpass applications,” Applied Optics, Vol.45, pp.1349-1355, 2006.
    [10]. Floriot J., Lemarchand F. and Lequime M., “Tunable double-cavity solid-spaced bandpass filter,” Optics Express, Vol.12, pp.6289-6299, 2004.
    [11]. Floriot J., Lemarchand F. and Lequime M., “Cascaded solidspaced filters for dwdm applications,” ProcSPIE, Vol.5250, pp.384-392, 2003.
    [12]. Floriot J., Lemarchand F. and Lequime M., “Double coherent solid-spaced filters for very narrow-bandpass filtering applications,” Optics Communications, Vol.222, pp.101-106, 2003.
    [13]. Macleod H.A., “Thin-film optical filters,” Macmillan Pub., New York, 1986.
    [14]. Liddell H.M. and Jerrard H.G., “Computer-aided techniques for the design of multilayer filters,” A.Hilger, Bristol, 1981.
    [15]. Willey R.R., “Practical design and production of optical thin films,” Marcel Dekker, New York, 2002.
    [16]. Pulker H.K., Paesold G. and Ritter E., “Refractive indices of tio2 films produced by reactive evaporation of various titanium-oxygen phases,” Applied Optics, Vol.15, pp.2986-2991, 1976.
    [17]. Wang Y.Z., “Effect of error auto-compensation and error of the extremely narrow-band interference filter in dwdm system,” Journal of Applied Optics, Vol.25, pp.46-51, 2004.
    [18]. Li F. and Lin Y., “Design of optical interference filter for dwdm,” Proc SPIE, Vol.4581, pp.384-389, 2001.
    [19]. Faber R., Zhang K. and Zoeller A., “Design and manufacturing of wdm narrow band interference filters,” Proc SPIE, Vol.4093, pp.48-64, 2000.
    [20]. Chen L. H., Fukumi N. K., Nishii J. and Hirao K. , “Fabrication of multilayer thin film filters by hydrofluoric acid bonding,” Applied Surface Science, Vol.253, pp.4906-4910, 2007.
    [21]. Yang Y., Gu P. and Liu X., “Simulation anaylsis of error tolerance characteristic of the thin film narrow band-pass filter for dwdm,” ACTA Photonica Sinica, Vol.32, pp.352-356, 2003.
    [22]. Tikhonravov A.V. and Trubetskov M.K., “Automated design and sensitivity analysis of wavelength -division multiplexing filters,” Applied Optics, Vol.41, pp.3176-3182, 2002.

    下載圖示 校內:2009-07-23公開
    校外:2009-07-23公開
    QR CODE