2006 年 4 月出版
科儀新知 第 151 期
寬頻光放大器專題
運用不同種類量子井的極寬頻半導體光放大器與波長可調雷射 [ 下載 PDF ]
蘇益信, 黃啟嘉, 林清富
因為光纖在 1300 nm 到 1600 nm 之間有相當低的訊號傳輸損耗，因此可以提供極寬的光通訊頻寬，然而一般光通訊用的光放大器或可調波長雷射能提供的頻寬有限。本文將介紹運用不同種類量子井於同一元件，可使半導體光放大器提供將近 300 nm (1300 nm – 1600 nm) 的增益頻寬，將此半導體光放大器運用於半導體雷射共振腔中，能讓半導體雷射可以有 275nm 的波長可調範圍，或是可以同時產生間距達 200 nm 的雙波長半導體雷射，或同時產生八波長而相鄰波長間距達 20 nm 的多波長半導體雷射。
超寬頻摻鉻晶體光纖放大器 [ 下載 PDF ]
黃光瑤, 陳建誠, 羅家堯, 黃升龍
摻鉻釔鋁石榴石 (Cr4+:YAG) 因可產生很強的近紅外光自發輻射光源 (1.2–1.6 µm)，其範圍剛好涵蓋整個無水光纖 (dry fiber) 低損耗窗口之波段，如此寬頻的特性將使多波段元件的製造更具方便性、彈性及簡易性，同時可大幅降低所需成本，對於擴展光通訊市場，極具發展潛力。本文將介紹以共同提拉雷射加熱基座生長法生長之雙纖衣 Cr4+:YAG 晶體光纖，研製超寬頻光放大器並量測其材料特性及增益。
光纖拉曼放大器的原理、架構及應用 [ 下載 PDF ]
陳英任, 董正成
在長距離高速率波長多工的光纖傳輸系統中，以傳輸光纖為介質的光纖拉曼放大器具有低雜訊及寬頻的優點，相較於摻鉺光纖放大器，已普遍成為加強系統效能的技術。配合高功率激發光的發展，研究者很快證明拉曼放大器有一些勝過摻鉺光纖放大器的優點，尤其是在傳輸光纖上直接進行拉曼放大，這些研究反過來促成拉曼激發光技術的進一步發展。本文從受激拉曼散射增益的基本特性開始，討論分布拉曼增益在傳輸光纖上的優點，說明光纖拉曼放大器的系統架構。最後，介紹新近發展出的傳輸應用。
寬頻摻鉺光纖放大器之基本原理 [ 下載 PDF ]
王立康
本文介紹摻鉺光纖放大器 (EDFA) 的基本原理，從其放大機制開始導引出一般文獻上的基本理論方程式，然後敘述 C-band 和 L-band EDFAs 的操作方式，挑明它們的差別在於能階反轉分布 (population inversion) 的不同。接著，在文中舉例說明各頻帶 (band) 之 EDFA 架構和放大性能，並介紹可同時放大 C-band 和 L-band 光訊號之寬頻 EDFA 架構。
電子能譜影像術於鐵價數二維分布分析之應用 [ 下載 PDF ]
陳科夆, 羅聖全, 張立, 開執中, 陳福榮
改良式電子能譜影像術已經成功地應用於 sp3/sp2 比值、介電常數及能帶之二維分布。在本篇研究中，此方法將應用於鐵氧系統之價數分布探討。電子能譜影像術有兩個問題：能量影像取樣數不足及與能量損失譜與所選擇的能量窗口卷積的問題，而三次的多項式內插 (cubic polynomial interpolation) 及最大熵解卷則分別解決上述兩項問題。經由數值方法重建之能量損失譜能譜與一般電子能量損失譜儀 (electron energy loss spectroscopy, EELS) 之能譜非常相似，且其白線強度比值對 Fe 與 α-Fe2O3 分別為 3.30 ± 0.30 及 5.0 ± 0.30，在結構為 Cu/Fe/α-Fe2O3 之試片中，可以正確分別三種不同的成分。電子能譜影像術的空間解析度主要受到非局部化、色相差、球面相差及繞射極限的影響，本研究所得之實驗上空間解析度為 2 nm。此篇論文驗證改良式電子能譜影像術在鐵氧系統價數分布應用之可行性。
新型電磁式薄膜微幫浦之開發 [ 下載 PDF ]
殷宏林, 謝哲偉, 徐玄修, 林郁欣
微幫浦是微流體技術中的關鍵元件之一，用來控制流體傳輸行為及反應程序。本文歸納整理目前微幫浦元件之開發現況，並簡介其設計概念與性能比較。而為克服現存微幫浦元件在實際使用上所遭遇的困難，本文亦提出一新型電磁式薄膜微幫浦之設計，可簡化操作程序且降低與微流體晶片耦合時之複雜度，並具有可靠度高及穩定性佳等特性。藉由進一步整合此微幫浦與閥控微流體晶片，將可達成可攜式生醫分析系統的實用化目標。
核磁共振新發展與應用簡介 [ 下載 PDF ]
張七鳳, 石峰鵠, 吳英彥
核磁共振是一個已經被廣泛應用的重要精密技術。過去數十年來核磁共振無論在硬體設計或技術應用方面的持續發展都是科學家們有目共睹的。本文將簡單介紹近幾年高磁場核磁共振的發展、磁場遮蔽技術的改進、探頭設計的突破以及在分析方法與生物巨分子方面的新應用。
電阻抗斷層掃描系統－新式醫學成像技術 [ 下載 PDF ]
鄭國順, 盧宜裕, 陳政宇
電阻抗斷層掃描系統是透過體表電極組，應用外加電流與測量電壓方式，經由重建演算法而建構出橫截面電阻係數 (電導係數) 或介電係數之影像成像系統，可以提供內部電氣特性之影像。本系統之硬體設計包括 (1) 數位振盪電路，(2) 電流產生電路，(3) 數位控制電路，(4) 電壓量測電路和 (5) 電極組。採用電路模組化、多電流通道與多頻率為設計理念加以實現，便於往後測試與檢修；具有多頻率 15 kHz、30 kHz、80 kHz 以及 10 kHz 與 80 kHz 頻率混合的等正弦波載波訊號之設計。整體系統之完成規格為 32 電極數，最大電流可以設定範圍為 ±5 mA (rms)，類比／數位轉換解析度是 12 位元，取樣頻率為 312 kHz，可量測電壓範圍為 ±4 V (rms)，最大負載阻抗是 800 Ω，所需要供應電源為 ±12 V、5 V。最後使用單步牛頓－拉夫遜法影像重建演算法重建假體影像，證明系統可行性。
漫談鎘之核磁共振圖譜術 [ 下載 PDF ]
甘魯生, 盧弘捷
鎘是有機、無機及生物化學研究和應用上一種重要元素。由於鎘有二同位素具核自旋，也是適於發展核磁共振的元素。本文就鎘的化學差移、Cd-H 偶繞常數、自旋－晶格弛豫以及實驗方法做一回顧，並推薦 Cd(ClO4)2 在無限稀釋的化學差移數為鎘之化學差移標準。除了無機鎘鹽(CdCl2, Cd(ClO4)2) 外，再以二種鎘化合物，一為有機金屬，一為金屬硫蛋白 (metallothionein)，藉此說明鎘在核磁共振的應用。
原子力顯微儀輕敲模式操作最佳化之理論、方法、條件與實證 (上) [ 下載 PDF ]
林明彥, 洪紹剛, 阮基晏, 劉瑋哲, 蘇揚智, 應雄
原子力顯微儀所提供的「輕敲模式」，雖已被廣泛地應用於表面量測，但對於大多數非 AFM 專業的使用者而言，「輕敲模式」的操作與量測通常只是停留在試行錯誤的經驗法則，無法正確設定各掃描參數，達到正確取像之目的。本文根據探針尖與樣品表面原子間的作用，從探針之靈敏度及能量損耗之觀點，以數理解析之方式，詳盡說明探針尖振幅與 set point 值最佳化之理論與方法。另外，導入掃描中表面形貌變化與系統回授等兩個動態因素，建立了一新的原子力顯微儀「輕敲模式」之理論解析模式，並發展出掃描取像最佳化之條件。於實際的原子力顯微儀機器之上，則做了「雜訊最小化」及「回授增益最佳化」之處理後，利用四台不同之機器，透過對四種不同樣品之實際掃圖，證明本文所提論述的正確性。對於廣泛的使用者而言，提供了一「輕敲模式」正確的操作理論、方法及條件，以達到取得最清晰影像之目的。在此實證中，意外觀察到造成艾茲海默症結晶蛋白表面上的超細微結構，對於解開艾茲海默症結晶蛋白形成的機制，相信將會有所貢獻。
利用輻射催化劑於光催化降解有機物之應用 [ 下載 PDF ]
余慶聰, 陳姿瑜, 張雅婷, 王竹方
利用二氧化鈦之光催化分解反應降解環境中的有機污染物為相當吸引人之研究領域。一般使用紫外與可見光光源來激發 TiO2 能階 (3.2 eV)，而產生光激發電子－電洞對及光催化功能，但文獻上極少數直接利用高於 100 keV 輻射能來進行光催化反應。本研究以合成方式將奈米級二氧化鈦及無機閃爍劑微粒燒結於陶瓷粉末上，形成可以利用輻射能之輻射敏感型光催化劑，利用其中的無機閃爍劑作為吸收輻射能，並轉換為可以激發二氧化鈦之敏感劑。利用 SEM、BET 及 ICP 等儀器做光催化劑性能鑑定，並以甲基藍及粒狀樹脂探討光觸媒功能，實驗結果可以證明：同時含有閃爍劑及二氧化鈦之奈米複合體可以在無光條件下，有效藉由 60Co 射源引發光催化分解有機物之反應。
