光纖通訊網路是資料中心和洲際海底纜線的通訊網路關鍵，而雷射是推動此類網路運作和進行測試的關鍵要素。隨著全球資料量暴增，積極部署光纖網路以傳輸海量資料，已成當務之急。可調式雷射(Tunable Laser)能夠協助提高網路容量和效能，成為潛力解方。
在各式網站上所看到的所有文字和圖像，在過去的某個時刻都曾以光訊號的形式，透過光纜傳送出去。光纖通訊網路是資料中心和洲際海底纜線的通訊網路關鍵，有了光纖，我們才能夠閱讀網路文章、使用智慧型手機通話和收送電子郵件，或是觀看喜愛的影片。
雷射是推動此類網路運作和進行測試的關鍵要素。隨著全球資料量暴增，積極部署光纖網路以傳輸海量資料，已成當務之急。在此情況下，業者需要藉助可調式雷射(Tunable Laser)來提高網路容量和效能。本文將介紹可調式雷射光源，並說明其應用及運作方式。
什麼是可調式雷射？
雷射具有單色性，只會發射特定波長的光，並且波長固定。相較之下，可調式雷射是一種光源，具有各種不同的發射波長可供選擇，波長可動態改變以滿足不同應用的需求。舉例來說，是德科技(Keysight)N7776C可調式雷射光源便可發射其調諧範圍內的任何波長，例如1,240~1,380nm O頻段、1,340~1,495nm E頻段，或是涵蓋C、L和U頻段的1,450~1,650nm頻段(圖1)。
圖1 雷射波長頻段
可調式雷射可在調諧範圍內的每個波長上實現同調，並提供從500MHz以下，一直到僅僅數kHz的窄光譜線寬。如此彈性令人嘆為觀止，單單只是一般的雷射就已經十分複雜，需要透過精密的工程技術來實現，而可調式雷射則更上一層樓，可在其調諧範圍內的任何波長上產生同調雷射。
可調式雷射的主要應用
以下為可調式雷射光源常見的應用。
現代資料中心和5G/6G行動網路都需要依賴高速光纖網路來維持運作，以實現400Gbps到數十Tbps的速度。為了在一條光纖上同時容納數千個網路使用者，採用高密度波長分波多工(Wavelength Division Multiplexing)等技術。如此一來，每個資料通道皆可匯集數百位使用者的資料，在同一條光纜上以不同的波長傳遞所有資料。
可調式雷射是業者能夠以低成本實現高速多工傳輸的必備祕技。在C頻段和L頻段上運作的雷射光源，有助於實現低損耗、出色訊噪比等最佳傳輸特性。如搭配使用陣列波導光柵技術，將可調變頻寬、動態改變波長，或根據需求重新配置光通道。
可調式雷射可與光功率表(Optical Power Meter)和光偏振控制器(Light Polarization Controller)搭配使用，以便測試各種光子元件和現象，例如：
- 量測光學濾波器的波長濾波斜率，以便在光纖網路中進行多工和解多工。
- 測試光通道的隔離度。
- 分析偏振相依性。
- 量測插入損耗。
- 量測多工器、解多工器、通道交錯器和波長選擇切換器的反射率。
上述全都用於高速光纖網路，將接收的多個訊號進行合併或分離。現代網路所傳輸的高速訊號會迅速變化，只要元件出現微小缺陷，訊號就會受到干擾。因此，製造商必須遵循極其精準的規格，而若欲進行精準的品質控制，可調式雷射光源必不可少。
不僅如此，在光學感測應用中，可調式雷射光源也扮演著舉足輕重的角色，例如干涉儀等裝置便需要仰賴它們進行精密的波長控制。
可調式雷射光譜儀可部署於安全設備中，以檢查天然氣管路是否有洩漏。
光學同調斷層掃描是一種非侵入式成像技術，可提供材料和生物組織內部微結構的高解析度圖片。
可調層(Tunable Layer)具有高解析度和精確的波長調諧功能，可使用拉曼光譜(Raman Spectroscopy)進行準確的物質識別和材料分析。當光線與材料交互作用時，光線會被吸收、發射或散射。在此交互作用中，每種物質都有其獨特的光譜指紋。可調式雷射光源經過配置，可發射特定波長，方便選擇性地探測樣本的不同特性，例如識別化學鍵或某些元素的濃度。
在此類應用中，連續波可調式雷射比脈衝雷射更受歡迎，因為前者可不間斷地發出恆定光線，而連續、恆定的光源是進行精密量測的必要條件。對於時間解析光譜(Time-resolved Spectroscopy)和雷射誘導擊穿光譜(Laser-induced Breakdown Spectroscopy)而言，奈秒脈衝可調式雷射尤為重要，可產生短暫且強烈的脈衝，有助研究快速發展的物理、化學或生物過程，並在進行材料分析時，將樣本的破壞程度降至最低。
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