• 學位論文

以非週期性晶疇極化反轉鈮酸鋰晶體作為電光波長調變光參量產生器

隨光通訊之發展，一個低成本且同時具備多訊號光輸出以及電光波長調變功能之雷射光源於高密度分波多工系統的應用為相當重要。 於本研究中，設計一非週期性晶疇極化反轉鈮酸鋰晶體結構，藉以多個光參量產生機制，於通訊波段輸出多個雷射訊號，並構思兩種不同的非理想正、負晶疇長度比結構設計方式，以此對光參量產生機制之輸出訊號光進行電光波長調變。 本元件於兩個訊號光（1540nm、1550nm）輸出以及三個訊號光（1510nm、1550nm、1605nm）輸出之設計結構的電光波長調變率最佳分別約可達0.38nm/(kV/mm)以及0.46nm/(kV/mm)，並經設計改良，其輸出訊號光間的相對功率則由平均31.64%提昇至86.55%，成功設計一單塊非串級式之多訊號光輸出且具電光波長可調的非線性積體雷射光源。

• 學位論文

二次通過成像架構量測人眼的光學系統品質

本研究主要在架構一套人眼光學量測系統，以量得的數據來完善本實驗室先前所建構的人眼眼球模型，使其更符合真實的人眼光學系統，如以一來，在未來的正常照明條件與眩光實驗會有相當高的應用性。 此量測系統基於資訊影像的完整性(例如散射光)，使用二次通過成像(Double-Pass measurements, DP)的架構，含有Badal系統，可方便日後實驗有更多操弄的選擇。 論文首先分析DP的光學理論，並考慮裸眼的光學調制轉換函數(MTF)，接著探討實驗裝置，分成兩部分，首先為人工眼的校準裝置，此階段可幫助提升後面人體實驗的經驗及技巧，第二階段為人體實驗，來得到人眼的MTF。 實驗所得結果在趨勢上與現有文獻資料之年輕族群結果大致相符，驗證此實驗系統之可行性，未來可再收取不同年齡層之眼球實驗資料，再與眼球模型所得結果相比較並用以完善眼球模型。

• 學位論文

以金屬與多層介電質組態實現可運用於矽基奈米光路之波導90度轉折結構

本論文藉助表面電漿波可強力侷限電磁波於垂直金屬-介電材料介面之特性，設計出幾不受極化影響「金屬-多層介電質」組態之90度波導轉折結構。文中闡述波導結構設計之概念，並對波導結構參數依序由輸入端至輸出端逐步進行最佳化設計。模擬時以內建有限時域差分法之Rsoft商用軟體進行，網格大小不大於5 nm，並以採用有限元素分析法之商用軟體COMSOL Multiphysics相互驗證。此二維波導轉折結構透過歸一化後發現橫向電場與橫向磁場模態於轉折處之轉折效率皆可達近0.99，表示波導結構之損耗主要是由光波通過模態轉換器後能量散失至空氣所造成。又橫向電場與橫向磁場模態之插入損耗分別為-0.0846與-0.2287 dB。整體波導轉折結構所佔面積僅有3.773 μm2。轉折處長度透過最佳化設計可縮減至450 nm，小於三分之ㄧ操作波長(1550 nm)，尺寸在次波長範圍下。不同極化模態之傳輸效率在波長1414 nm 到 1605 nm 間皆可達0.90以上。 在決定最佳化之參數後再對能量於波導結構內轉移情況進行分析，細部探討在不同極化下波導結構幾何形狀改變對於能量轉移之影響，描繪最佳化波導轉折結構傳輸效率對波長之變化。最終將此金屬-多層介電質組態之90度波導轉折結構與目前文獻結果比較，分析此轉折波導之優劣。對比他人文獻結果，本論文所描述之「金屬-多層介電質」組態之90度波導轉折結構具有幾不受極化影響與狹小轉折區域之優點，期望可對奈米積體光路帶來相當助益。

• 學位論文

以雙體積全像布拉格光柵及二維週期性晶疇極化反轉鈮酸鋰於Nd:YVO4雷射內達成脈衝式窄頻光參量振盪器之研究

現今已有許多不同的技術能產生相對應的雷射頻譜輸出，但這些技術通常都無法控制所產生出來的雷射頻寬，造成在應用上的困難，像是在光通訊的應用方面，需要頻寬較窄以及特定的頻寬訊號來做為資料間的傳輸，因此在文獻中我們能夠看到許多窄化頻寬的技術應蘊而生，但這些技術都有相對應的缺點，利用體積全像布拉格光柵則是一個較聰明的方法，既可以窄化頻寬又可以避免能量的損耗，文獻中我們也可以看到相當多的應用。 　　週期性鈮酸鋰晶體做為光參量震盪器來產生所需要的波長以及Q調制元件已經是一個成熟的技術，本論文也成功的將兩種元件整合在同一晶體上，利用腔內的高能量脈衝基頻光(1064nm) 泵浦光參量震盪器，搭配兩個反射波長分別為1064nm、1560nm的體積全像布拉格光柵做為耦合共振輸出鏡，產生波長為1560nm的窄頻脈衝輸出光，和傳統使用分別使用對波長1064nm、1560nm高反射的介質共振鏡相比可以將頻寬窄化約16.35倍。 　　本論文第一章會先介紹實驗背景以及動機，第二章介紹所使用到各個元件的理論以及工作原理，分別為準相位匹配技術、主動式電光Q調制元件以及布拉格繞射元件；第三章則會介紹如何製作週期性2D分布的主動式Q調制元件以及光參量震盪器，第四章利用實驗來驗證2D分布式的週期性極化反轉鈮酸鋰晶片搭配體積全像布拉格光柵來實現光通訊波段的窄頻光源。第五章則是提出此論文的研究總結與未來展望。

• 學位論文

準相位匹配二倍頻軟質子交換鎂摻雜鈮酸鋰波導研究

微型化的積體雷射元件有著非常多的應用，例如藍光雷射光源對於生 物醫療、雷射列印、光學儲存與讀取以及量測系統等有許多應用；綠光雷 射光源在資料印刷,雷射顯示器,精密加工,高解析度印刷器等等領域也有諸 多應用。 本研究選用5mol.%鎂摻雜鈮酸鋰，利用該材料本身的高非線性係數及 高抗光折變損害等優良特性製作波長轉換元件。我們在鎂掺雜鈮酸鋰中做 上軟質子交換波導並利用準相匹配技術做二倍頻，在實驗上以1550nm、 1064nm、808nm 三種波段當基頻光，並做上三種不同的準相位匹配二倍頻週 期在不同鎂掺雜鈮酸鋰軟質子交換波導中，各產生波段為775nm 的紅光、 532nm 之綠光、404nm 之藍光。 在理論模擬上，我們成功利用擴散離子交換式(ion exchange equation) 建立起軟質子交換波導的擴散模型，其擴散分布曲線與實際的量測結果有 一非常相似的分布。 在實驗的量測上，我們成功做出軟質子交換波導，並利用XRD 繞射儀 確定為單一晶相，並利用Fabry-perot 的方法量得其傳播損耗約為 1.4dB/cm。在藍光二倍頻，量得其藍光輸出約為0.2mw，其轉換效率大約 48%/W；在紅光二倍頻，量到的紅光輸出約為320nw，其轉換效率約為 0.2%/W；在綠光二倍頻，並無法找到相位匹配的溫度。 綠光二倍頻相位匹配頻寬經理論計算後，只有不到一度的範圍是找不 到相位匹配的主因。而紅光二倍頻轉換效率低落，則是因為基頻光與倍頻 光模態疊加積分過小之故。