FBG

定義

FBG（Fiber Bragg Grating，光纖布拉格光柵） 是用紫外（UV）雷射在摻鍺感光光纖的纖芯內，沿軸向刻蝕出週期性折射率調變（柵距 Λ）所形成的微觀反射結構。當寬譜光通過時，FBG 只把滿足布拉格條件的特定波長反射回去，其餘波長照常穿透：

$$\lambda_B = 2 \, n_{eff} \, \Lambda$$

其中 λ_B 為布拉格波長、n_eff 為纖芯有效折射率、Λ 為柵距。改變 Λ 即可設計反射波長；因此 FBG 同時是窄帶反射鏡、波長濾波器與感測器。在光通訊裡，它最關鍵的用途是雷射鎖波 / 穩頻：把一段低反射率 FBG 接到雷射二極體外，形成外腔，強迫雷射只在 FBG 的布拉格波長振盪，收窄線寬並把波長鎖死，抵抗溫度與驅動電流造成的波長飄移。

圖解

flowchart LR
    LD["CW 雷射二極體<br/>(封裝外 ELS)"] --> FBG["FBG 鎖波器<br/>λ_B = 2·n_eff·Λ<br/>反射特定波長回授"]
    FBG -->|鎖定 λ + 收窄線寬| PMF["保偏光纖 PMF"]
    PMF --> ELSFP["ELSFP 外部光源模組"]
    ELSFP -->|穩頻 CW 光| PIC["SiPh PIC / 調變器"]
    PIC --> WDM["WDM 合波 (TFF)"]
    WDM --> FIBER["輸出光纖網路"]
    subgraph note["FBG 為何關鍵"]
        T["ASIC 共封裝 >4,000W 熱<br/>雷射易溫漂"]
        X["密集 WDM 通道間距小<br/>波長一漂就串擾"]
    end

圖說：FBG 在 CPO 外部光源鏈中的位置——把封裝外 CW 雷射鎖在標準波長，再經保偏光纖送進 技術_ELSFP 與 SiPh PIC。自繪示意。

技術原理 / 類型

• 鎖波物理：FBG 反射率峰值對應 λ_B；雷射在外腔回授下「自鎖」到該波長，線寬可由 MHz 級收窄。代價是 λ_B 隨溫度漂移約 ~10 pm/°C、隨應變漂移，因此高階鎖波器需搭配 athermal（無熱）封裝或 TEC 溫控。
• 製程：248nm KrF 準分子雷射 / 193nm 或飛秒雷射，透過相位光罩（phase mask）在感光纖芯曝出柵結構；保偏光纖的 UV 刻蝕難度更高、全球產能稀少。
• 與雷射 / 透鏡的耦合：在 CPO ELS 模組裡，必須把雷射晶粒、微透鏡陣列 MLA 與保偏 FBG 光纖以奈米級對位耦合封裝，否則高溫下光載波嚴重衰減——這是良率瓶頸所在。

關鍵參數 / 判斷指標

技術瓶頸 / 風險

• 保偏 FBG 刻蝕產能稀缺：高端保偏光纖的 UV 紫外刻蝕能量產者極少，產能高度集中於少數國際大廠（如 Coherent / 光庫通訊體系），是 CPO 外部光源放量的前段瓶頸。
• 奈米級耦合封裝良率偏低：把高功率雷射、MLA 與保偏 FBG 自動化半導體級精密耦合的良率仍在爬坡，直接決定 1.6T → 3.2T 與 CPO ELS 模組能否量產。
• 溫漂管理：CPO 封裝熱密度高，鎖波器即使在封裝外仍需 athermal / TEC 設計守住波長，否則密集 WDM 通道會串擾（Crosstalk 需 < −20 dB）。
• 規格未收斂：ELS / DSP-free 架構、波長計畫（LAN-WDM vs CWDM）仍在演進，鎖波器規格可能隨之變動。

關鍵廠商

應用場景

• CPO / SiPh 外部光源（ELS / ELSFP）：鎖定封裝外 CW 雷射波長，是 CPO「光進銅退」scale-up 主戰場的關鍵被動件。
• EDFA Pump Laser 鎖波：980nm / 1480nm 泵浦雷射用 FBG 鎖頻穩定增益。
• 長距 scale-out 色散補償：CFBG 取代 DCF，修正 500m–2km 以上傳輸的脈衝展寬。
• DWDM 系統濾波：窄帶反射用於波長選擇與 add/drop。

相關技術

• 技術_光通雷射元件（被 FBG 鎖頻的 CW / Pump / EML 雷射；母頁）
• 技術_ELSFP（CPO 外部光源模組，FBG 鎖波後的封裝形式）
• 技術_DWDM、技術_薄膜濾光片TFF（合分波與濾光，與鎖波互補）
• 技術_CPO、技術_SiPh（系統與平台）

供應鏈

→ 供應鏈_光通訊

來源

• 報告_產業研究_光被動元件CPO_20260500，2026-05（FBG 原理、ELS 鎖頻穩頻、保偏 FBG 刻蝕產能稀缺與雷射+MLA+FBG 奈米級耦合良率瓶頸、Coherent / 光庫保偏 FBG 定位）
• memo_光通雷射元件供應鏈_20260509，2026-05-09（Pump Laser 經 FBG 鎖波；WDCM / CFBG / TDCM 色散補償）
• 技術_CPO、技術_光通雷射元件、供應鏈_光通訊

相關頁面

• 分析_CPO光學元件全解_20260605
• 技術_MLA微透鏡陣列
• 技術_WDCM
• 技術_光隔離器