准直器错位容忍度分析.pdf

Journal of Informatics Electronics, Vol.2, No.2, pp.1-6, March 2008 光準直器插入損失及對光錯位容忍度分析 *林鈺城、翁健洋、林晉德、廖士福 銘傳大學電子工程學系 yclin@mcu.edu.tw 摘要 我們利用 OSLO 來設計 D 透鏡和漸變式 (Grin) 透鏡光準直器，根據設計的參數，我們委外製造兩種光準直 器，並完成光準直器插入損失的量測。我們對於兩種類型的光準直器進行三種錯位誤差容忍度模擬計算和實驗量 測，包括軸向、橫向和角度的錯位。就我們所知，這是首次將 D 透鏡與漸變式透鏡光準直器的光學特性做比較， 量測的結果顯示：D 透鏡光準直器有較好的平行度，漸變式透鏡光準直器有較大的光束大小。 關鍵詞 ：光準直器、插入損失、對光錯位誤差容忍度 變成準直光，光束以近乎平行光軸的角度射出，並以非 1. 簡介 常小的損耗耦合到光纖中，於是光纖通訊的重要元件如 由於個人通訊器及網際網路的蓬勃發展，人類對通 分波多工器、光開關、光隔離器、光發射器得以實現。 訊量的需求會不斷的擴大，過去的通訊方式如電話線、 光準直器的結構如 Figure 2.1 所示，光準直器的主要零件 同軸電纜線、微波通訊等已無法滿足不斷倍增的通訊 可分為透鏡、光纖頭、玻璃套管、不鏽鋼管。我們針對 量。光纖通訊具有極高頻寬 (40G) 、低損失 (0.15db/km) 常用的兩種漸變折射率透鏡及球透鏡說明如下： 與傳輸時不受電磁波干擾的優點，被視為解決頻寬問題 漸變折射率透鏡 (Gradient Refractive index, GRIN 的最佳方式。在光纖通訊系統中，除了光纖光纜及終端 lens) 為一柱狀透鏡，柱狀透鏡的直徑為 1.8mm ，中心的 系統設備外，還需用到許多不同的元件。在通訊管路上 折射率最高，折射率隨著半徑 r 值的增加而降低，如 有光纖/光纜；在主動元件上有：光傳輸發射接收模組、 Figure 2.2 所示。其折射率公式為: 光電轉換器、光纖放大器；在被動元件上有：光耦合器 ⎛ Ar 2 ⎞ (optical coupler) 、光衰減器 (optical attenuator) 、光濾波 n n ⎜ ⎟ (2.1) − 1 r 0 ⎜⎝ 2 ⎠⎟ 器 (optical filter) 、光隔絕器 (optical isolator) 、光分波多 工器 (optical wavelength division multiplexer) 、光纖連接 器 (optical connector) 、光路切換器 (optical switch) 及光 纖跳接 (fiber patchcord) 。其中，光準直器元件為製作以 上光通訊被動元件的主要零件，所以需求量非常大，也 是最重要的關鍵元件。歐、美、日各通訊先進的國家也 正積極致力於此方面的研究 [1]~[8] 。目前大部分的研 究，都侷限在漸變式透鏡的光準直器分析[2,4,7,8] ，很少 討論其他種類的透鏡做為光準直器會有什麼結果。本文 將針