DWDM光学镀膜介绍与解析汇报

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1、实用文档DWDM光學鍍膜介紹與解析前言隨著行動電話與網際網路等通信量急速增加，連接幹線及都會之區間的光纖傳輸容量亦隨之暴漲。增加通信容量有兩種方法，一種是提高變頻速度的多重時間光增幅器廣波域技術提升相對分割法（TDM,TimeDivisionMultiplexing），另外一種是以單一光纖傳輸不同波長光信號之多波長方式（WDM,WavelenghtDivisionMultiplexing）。由於地也帶動著高速化與高密度波長多重化演進，換言之它所使用的Filter種類與波長亦隨之多樣化。Filter鍍膜基於耐環境、溫度、穩定性等系統考量，通常採

2、用離子（Ion）/等離子鎗（PlasmaGun）與濺鍍（Suptter）或電子束（EB，ElectricBeam）等方式。然而鍍膜時有關膜厚監控（Monitor）、重複再現性、良率改善、自動化等諸多問題仍有待鍍膜廠商突破。鍍膜方法電子束（EB）蒸鍍方式容易形成柱狀膜結構，為獲高充填率（PackingDensity）的膜層，通常會採用Ion照射基板方式，經Ion照射後由於離子（Ion）的能量使基板上形成活性核，同時促進核成長及核凝縮（Coalescence），進而獲得高充填率的膜層。電子束（EB）蒸鍍源與離子/等離子鎗（PlasmaGun）的組

3、合又可分為離子輔助（IAD,IonAssistedDeposition）及離子鍍（IP,IonPlating），這兩種方法常用於有耐環境需求的通信元件鍍膜工程。Leybold公司的APS（Advanced PlasmaSystem）為典型代表。IAD的電子束蒸鍍源與Ion產生器可個別獨立控制，因此IAD方式較易找出最合適的鍍膜條件。基於EB鎗需長時間操作，因此有些廠商修改Filament的尺寸與外形，用來降低電子束270°偏向時所產生的離子衝擊對Filament造成的耗損。如此一來由高周波放電所構成的離子鎗，在DC放電時無法避免的Filame

4、ntSuptter不純物產生會完全消失，同時離子鎗可作長時間運轉。這種方式具有鍍膜時Filer吸收損失較小、膜應力比其它等離子製程更小等優點。濺鍍（Suptter）方式可獲得較高的膜層充填率，鍍膜速度則比上述方式慢，因此光通信用多層膜Filter製程很少採用。文案大全实用文档OCLI及加拿大的NRCC是將金屬靶材（Target）先作濺鍍，再經過氧化等離子氧化過程，如此便可進行製作窄域Filter及增益等化Filter。雖然具備離子輔助（IAD,IonAssistedDeposition）之離子束濺鍍法（IPBS）的鍍膜速度非常緩慢，不過卻受到

5、北美地區以大型基板鍍膜為主的Filtermaker青睞。各式鍍膜法如圖1所示。蒸鍍材料光通信用Filter為滿足光學、機械強度、耐環境性等嚴苛要求，一般鍍膜材質會選用安定的金屬氧化物。然而不論何種鍍膜方式，低折射率材料除了SiO2之外其它材料幾乎不被考慮，高折射率材料有TiO2（基本母材：TiO、Ti2O3、Ti2O5、Ti4O7、TiO2）、HfO2、ZrO2、Ta2O5等等，除此之外Nb2O5亦備受期待。TiO2的折射率相當大（n=2.25，λ=1.55μm），因此常用於EB鍍膜製程。若用於IAD鍍膜製程容易產生結晶化，以及因為氧化不足所

6、以經常發生吸收現等問題，加上為獲得透明狀非結晶（Amorphous），基板溫度、離子電流、鍍膜速度等參數最佳化設定範圍極為狹窄，因此TiO2已被Ta2O5取代。膜厚監控鍍膜時對中心波長與穿透域波紋（Ripple）有極嚴苛要求，為滿足上述需求因此各膜層厚度精度必需控制在1x10-4以下。因此鍍膜時一般都採取中心波長穿透鍍膜基板的同時，一邊以直視型監控（Monitor）方式直接監視鍍膜厚度。由於Mirror層及Cavity層的nd值會隨著各1/4波長在穿透光量上出現山谷，因此可依據各別變化曲線令停止鍍膜的shutter動作。直視型會自動補正上一層

7、的膜厚誤差，因此誤差精度為設計值的0.03%（3x10-4）左右。不過即使如此至今尚無法作出100GHz的Filter，主要原因是尚無法偵測在變化曲線點時膜厚的光量變化最小值所致。為彌補此缺陷補救對策是接近變化曲線點時藉由理論計算來推測並控制shutter關閉，亦即所謂的推測控制法。進行multicavityfilter鍍膜時，cavity之間相互連接的結合層的光變化量較少，因此不作光量測直接作時間控制。表1、表2是膜厚監控規格。圖2是Ta2O5/SiO2113層3cavity100GHz基板鍍膜時的runsheet（simulation）。

8、不論是推測控制法或是時間控制法，安定的蒸著速度與均一的膜層折射率乃是基本要求。此外為了使基板的面均勻化基板轉速高達1000rpm。文案大全实用文档光學特性膜層穿透損