本研究的主要目的在研發耦合器的最佳封裝。針對不同廠牌的耦合器進行光學特性量測及環境測試。耦合器的環境測試包括溫度循環，防水性，抗撞測試。如果該耦合器對環境變化有良好的穩定性，其光學特性變化將很小，若對環境變化穩定性不夠，其光學特性改變將較大。同時耦合器封裝係由各種不同材料結合而成，因此需藉由金相分析的實驗來確定影響結構的材料參數。最後由歸納數值，結構，與材料分析來找出最佳耦合器的封裝。本研究最佳封裝的設計為：(1).基板使用與光纖膨脹係數相近的半圓形石英基板，(2).基板膠由環氧樹脂與石英粉混合，(3).石英基板與鋼管間的填充膠需飽滿紮實及(4).鋼管末端光纖封裝應成錐形狀並在光纖加塑膠套管。

The purpose of this study is to develop the optimum design of fiber coupler package. Three different kinds of fiber coupler packages are investigated to understand the results of the optical properties under the environmental tests. The environmental test includes the temperature cycling, water immerse, and impact test. The results of fiber coupler packages will be accepted if the measurements for the optical properties are within a small range change under the environmental tests. There are so many components in fiber coupler packages that it is difficult to identify the specific components which should responsible for the optical property changes under environmental test. Therefore, a metallographic analysis is used to understand the structure change of fiber coupler package under environmental test. In this work, the optimum design of fiber coupler package are (1) a ceramic substrate, (2) the epoxy which bonding fiber and substrate should mixed with silicon powder, (3) the silicone should fill the empty space of steel tube fully, and (4) a good protection between the fiber and steel tube.

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
內容目錄 IV
圖表目錄 VI

第一章 導論 1
第二章 熔燒式光纖耦合器的製造與特性量測 6
2-1 單一光纖拉錐 6
2-2 熔燒式光纖耦合器的耦合原理 8
2-3 耦合器製造程序 11
2-4 耦合器光學特性量測 13
第三章 耦合器封裝原理與結構 15
3-1 封裝原理 15
3.2 耦合器封裝結構 19
第四章 實驗方法與結果 21
4-1 實驗方法 21
4-2 環測結果 25
4-3 彎曲量測 31
4-4 耦合器結構分析 34
4-5 燒結區影響 39
4-6 單一參數對照實驗 43
第五章 結論與未來方向 48
5-1 最佳封裝 49
5-2 未來工作與趨勢 52
參考文獻 53


圖表目錄
圖 1-1 熔燒式耦合器 4
圖 1-2 光學特性與封裝 5
圖 2-1 錐體幾何學 7
圖 2-2 單模光纖 9
圖 2-3 耦合比與拉伸長度 10
圖 2-4 耦合器製造流程 12
圖 2-5 耦合器特性量測 14
圖 3-1 臨界角的變化 18
圖 3-2 撞擊保護 18
圖 3-3 光纖耦合器 20
表 4-1 光纖分類 24
圖 4-2 溫度循環 24
表 4-3 A產品環測數值表 27
圖 4-4 A公司環測數值圖 27
表 4-5 B產品環測數值表 28

圖 4-6 B公司環測數值圖 28
表 4-7 C產品環測數值表 29
圖 4-8 C公司環測數值圖 29
表 4-9 A,B,C 環測數值比較 30
圖 4-10 A,B,C鋼管末端封裝 32
圖 4-11 應力彎曲實驗 33
圖 4-12 彎曲實驗結果 33
圖 4-13 A耦合器元件圖 36
圖 4-14 B耦合器元件圖 37
圖 4-15 C耦合器元件圖 38
圖 4-16 A,B,C過剩損失 41
圖 4-17 燒結區拉錐斜率 42
圖 4-18 A,B,C材料差異 45
圖 4-19 不同基板對溫度穩定性 46
表 4-20 不同膠的拉力實驗 47
表 5-1 A,B,C綜合比較 50
圖 5-2 最佳封裝參數值 51

參考文獻
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