第九十六期 2014年5月刊
 
 
 
發行人:林恭如所長  編輯委員:吳肇欣教授  主編:林筱文  發行日期:2014.05.20
 
 

 本所吳志毅教授研究團隊近期於ACS NANO所發表的文章 (ACS Nano 2014, DOI: 10.1021/nn406170d),提出了一個全新轉印石墨烯的方法,獲得C & EN (Chemical & Engineering News) 雜誌專訪,專訪文章放於該雜誌的News of the Week,連結如右:Cleaner Graphene Offers Better Device Performance

本所5月份演講公告:

日期

講者簡介 講題 地點 時間

光電所專題演講

5/23 (Fri) 簡明仁董事長
第一金融資產管理股份有限公司

創業融資實務

博理館
101演講廳
15:30~17:00
5/30 (Fri) 劉軍廷所長
工研院電光所

待訂

博理館
101演講廳
15:30~17:00

 

 
 
4月份「光電所專題演講」花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 103年4月11日(星期五)下午3點30分
講者: 邱天隆教授(元智大學光電工程學系)
講題: 有機發光二極體
 

邱天隆教授於4月11日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。邱教授本次演講題目為「有機發光二極體」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

邱天隆教授(右)與本場演講主持人王維新教授(左)合影

 

時間: 103年4月18日(星期五)下午3點30分
講者: 陳方中教授(交通大學光電工程學系教授)
講題: Light Harvesting Schemes for High-performance Polymer Solar Cells
  陳方中教授於4月18日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。陳教授本次演講題目為「Light Harvesting Schemes for High-performance Polymer Solar Cells」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。
 

陳方中教授(右)與本場演講主持人王維新教授(左)合影

 

 

 
 
 

光電所參與歐盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 碩士雙學位計畫  系列報導 ~

撰文:光電所碩士班學生呂韋辰

【之八】

當初會參加這個計畫,一方面是想離開台灣出國看看,一方面也是想挑戰自己。這一屆參加的人不是那麼熱絡,只有我一位,所以從出國前到出國後要處理的大大小小事情,幾乎都要親自去找資料,去慢慢摸索學習(當然也感謝其中幫助過我的人),從這之中學到的經驗是難能可貴的。參加EMSP可能會多花一年的時間,但是在這一年間,卻可能會發生許多你無法預測、無法想像到的事情。你會去不同地方,結交許多朋友,認識不同文化,體驗各種活動;在課業上,會看到完全不同的教學方式,完成各類型的作業報告考試,以及體驗到外國人是如何在學術研究與日常生活間取得平衡。

一年出國的時間看似漫長,但現在回首也只是過眼雲煙。建議對參加這個計畫有興趣,或是還在踟躇不知該不該申請的同學們,大步的踏出這一步。遠離台灣,置身於其他地區的生活,會大大擴展你的眼界,而這一段難得在國外生活的經驗,不僅可能改變你原本對未來的規劃,也甚至會深遠地影響你生活的態度。【全文完】

 

     
 
 
Collinear and non-collinear multi-wavelength optical parametric generation in 1D PPLT

Professor Lung-Han Peng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 彭隆瀚教授

We demonstrated multiple wavelengths optical parametric generation (OPG) from a single grating, one dimensional periodically poled lithium tantalate crystal. Such OPG spectra are found in continuous spatial positions symmetrical to the collinear direction, with decreasing signal and increasing idler wavelengths, associated with decreasing powers when the far-field angle increases. These observations were ascribed to the simultaneous collinear and non-collinear optical parametric generation (OPG) processes due to the pump intensity and the resultant wavelength-dependence on the angular bandwidth of the parametric gain.

This work was collaborated with Prof. Boudrioua of U. Paris 13, France and Prof. Simohamed of´ Éole Militaire Polytechnique (Algeria)

Fig. 1. Spatial dispersion of the generated spectrum

Fig. 2. Generated OPG spectra recorded at different symmetrical spatial positions

Fig. 3. Calculated single-pass gain spectra and measured signal wave intensities

Ref: M. Lazoul, A. Boudrioua, L. M. Simohamed, A. Fisher, and L.-H. Peng, “Simultaneous collinear and non-collinear parametric generation in 1D single grating periodically poled lithium tantalate,” Appl. Phys. B 110, 459 (2013).

 

Spectroscopic measurement of absorptive thin films by spectral-domain optical coherence tomography

Professor Sheng-Lung Huang's Laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 黃升龍教授

A non-invasive method for measuring the refractive index, extinction coefficient and film thickness of absorptive thin films using spectral-domain optical coherent tomography is proposed, analyzed and experimentally demonstrated. Such an optical system employing a normal-incident beam of light exhibits a high spatial resolution. There are no mechanical moving parts involved for the measurement except the transversal scanning module for the measurement at various transversal locations. The method was experimentally demonstrated on two absorptive thin-film samples coated on transparent glass substrates. The refractive index and extinction coefficient spectra from 510 to 580 nm wavelength range and film thickness were simultaneously measured. More info can be found at Optics Express, 22, No. 5, pp. 5675–5683, 2014.

Figure: The dispersions of index refraction and extinction coeff. of a yellow (a, b) and a green (c,d) color filters.

 

 

     
 
 
論文題目:利用氟化氪準分子雷射重整系統製備高相容性低損耗矽光波導結構

姓名:洪士哲   指導教授:林清富教授

 

摘要

我們利用準分子雷射重整系統 (excimer laser reformation system) 研發新進的製程方法製備高相容性且低損耗的矽光波導結構。這個研究解決了製作光子元件與電子元件於同一晶片上的整合問題,同時有效降低光波導的傳輸損耗。利用形貌調變的方式,我們直接製單晶矽波導結構於一般的純矽基板上。這方法克服了矽光子元件必須使用絕緣層上矽平台的限制。它代表了一個製作可靠的矽波導結構於半導體製程相容的純矽基板的方法,同時顯示整合光子元件與電子元件於同一晶片的潛力。

圖一顯示雷射重整製程下的樣品結構變化:(a) 雷射重整後的電子顯微鏡圖。圖中白色的虛線和實線分別代表樣品的原表面及估計的融化位置。(b) 結構在製程中的演化:首先,部分的矽融化後,融化的位置在結構內部形成,接著,表面張力使液態的矽形貌改變。最後樣品在冷卻後固化。

圖二顯示增加基板距離達以降低基板損耗的結果。利用雷射架設的方式不同,我們成功地增加基板的距離。其基板距離從左圖到右圖分別為250nm,350nm,及1µm。

圖一

圖二

 

 

論文題目:氟化并五苯分子在金屬表面的吸附行為

姓名:羅元彥   指導教授:吳志毅教授


摘要

我們使用掃描穿隧顯微術(scanning tunneling microscopy)以及光電子能譜(photoemission spectroscopy)來研究氟化并五苯(perfluoropentacene)在金屬表面的吸附行為。首先,我們比較并五苯(pentacene)和氟化并五苯在金(111)表面的吸附行為。可以發現如果樣品正偏壓提高,掃描探針會拖動并五苯分子在金(111)的表面移動,而并五苯分子的移動同時還會改變金(111)上面的表面重構。然而,氟化并五苯在金(111)的表面會由於強烈的自身內聚力而形成島嶼結構。再者,光電子能譜研究可以證明單層氟化并五苯有很強的分子間作用力以及分子內作用力。除此之外,我們比較了氟化并五苯在金(111)、銀(111)和銅(111)表面上吸附行為的不同。我們發現氟化并五苯在三種金屬上的排列情形不同,而在銅(111)結構最堅硬。而較強的吸附物與基板的作用力將會幫助氟化并五苯的內聚。最後,我們使用兩種不同的方法,包括紫外光電子能譜(ultraviolet photoemission spectroscopy)以及高階的昆拉赫震盪(Gundlach oscillation)來量測有機材料在金屬上的功函數改變。我們發現,昆拉赫震盪量測出來的結果與相同厚度的紫外光電子能譜量測的結果不同。原因是紫外光電子能譜量測的是全域的平均結果,而昆拉赫震盪量測的結果是局域性的,比較接近高層數的薄膜層的真空階改變,再加上表層分子結構的影響。

圖一、氟化并五苯分子在金(111)表面的吸附圖片,可以看到分子是沿著魚骨狀表面重構排列 。

圖二、使用光紫外光電子能譜量測以及昆拉赫震盪量測分子功函數的不同,可以發現昆拉赫震盪量測到的為局域的功函數,而且此數值與高層數分子的真空階位置較為接近 。

 

 
 
 

— 資料提供:影像顯示科技知識平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃巖教授、張劭宇 —

基於膽固醇液晶的可切換式反射型透鏡

基於液晶的可切換式微透鏡陣列由於焦距可調變,因此在光通訊、光資訊處理以及3D顯示器系統等光學系統,都將扮演著舉足輕重的角色。液晶微透鏡陣列可以藉由表面以及電場的調變來產生不同的等效折射率,大部份的液晶微透鏡是屬於穿透型的,可切換式反射型透鏡除了LCOS(液晶上矽)反射鏡外,還未有其它形式被發表過,LCOS反射型透鏡的透鏡特性可以藉由精準地控制每個畫素的電場來達成,因此,LCOS透鏡的光學表現會受限於解析度。

在本研究中,研究團隊發展出一種基於膽固醇液晶(CLC)的可切換式反射型透鏡,反射型膽固醇液晶透鏡是由一個平面基板以及一個凹面聚合物基板,並且將膽固醇液晶填裝入兩基板間所組成。因此,形成一個在膽固醇液晶層裡具有較高折射率的平凸透鏡,此結構中所使用的凹面聚合物基板是由凸塊模板複製而成。這平凸反射型膽固醇液晶透鏡的功能就像是一個具有相同曲率的波長選擇性穿透型雙凸透鏡,聚焦的反射光波長與旋光性與膽固醇液晶的螺距和旋光方向有關;此外,當外加電壓施加在此基板上時,反射型膽固醇液晶透鏡將不會聚焦。這種可切換式反射型透鏡被期待在光學系統的封裝上有很大的應用。

圖1說明了可切換式反射型膽固醇液晶透鏡的操作原理,當膽固醇液晶在平面螺旋狀態時,入射光將依據膽固醇液晶的螺距以及旋光方向而反射出特定波長的圓偏振光。入射光入射至膽固醇液晶層會先在透鏡與膽固醇液晶的界面產生折射,然後在平面螺旋的膽固醇液晶層裡作選擇波長反射,最後反射出來的光又會在膽固醇液晶與透鏡交界面產生折射,並且反射後聚焦光束的圓偏振旋光性會與膽固醇液晶的旋光性相同(如圖1(a)所示)。另外,反射光的顏色可以經由系統的溫度以及旋光劑濃度所控制。

當外加電場加在膽固醇液晶層,介電常數差為正的膽固醇液晶會由平面螺旋狀態轉變至垂直配向狀態(如圖1(b)所示),在這種狀態下,入射光入射至膽固醇液晶層裡將不會有反射。更特別的是,如果膽固醇液晶的常態折射率與透鏡表面聚合物基板的折射率互相匹配的話,那麼入射光經過這組透鏡時將不會有任何的偏折(如圖1(b)所示),而這就是基於膽固醇液晶結構所形成的可切換式反射型透鏡。

圖2為在不同情況下膽固醇液晶透鏡陣列反射在焦平面的影像,在無外加電壓時,平面螺旋狀態的膽固醇液晶層的平均折射率(1.575)大於聚合物基板的折射率(1.524),因此這時候膽固醇液晶透鏡功能就如同凸透鏡(如圖2(a)所示),圖2(a)裡的小圖代表與高斯分布作擬合的強度分布圖。入射光在聚合物透鏡與膽固醇液晶層的交界面總共發生兩次折射(入射與反射各一次),因為這個原因,反射型膽固醇液晶透鏡的功能就如同雙凸透鏡一樣。

當兩層基板之間存在外加電壓時,介電常數差為正的膽固醇液晶分子將會旋轉至垂直於平面基板表面,在這種結構下,膽固醇液晶層裡的等效折射率縮小至1.509,差不多等於或略小於透鏡表面聚合物基板的折射率,因此反射光將不會聚焦(如圖2(b))。另外,由於聚合物基板太厚,所以將膽固醇液晶由平面螺旋轉為垂直配向所需的外加電壓高達160V,若此時在兩側基板做一層導電層,則可以將所需的電壓降為和一般傳統膽固醇液晶一樣。

反射光的旋光性可以在影像感測器前放置一個圓偏振片來檢驗,圖2(c)與2(d)說明了反射後的影像分別在右圓與左圓偏振片下的結果,若右圓偏振片與膽固醇液晶的旋光性相同時,則反射的影像可以被觀察到(如圖2(c)),值得注意的是反射光強度因為加上圓偏振片所以造成強度的下降,相反地,如果是用左圓偏振片,則無法觀察到反射後的影像(如圖2(d)),因此,反射型膽固醇液晶透鏡確實具有聚焦以及偏振選擇性反射的效果。

圖1、可切換式反射型膽固醇液晶透鏡之操作原理:(a)具有和膽固醇液晶相同的圓偏振反射光聚焦;(b)在液晶為垂直配向下,沒有反射發生。

圖2、(a)沒外加電壓(水平螺旋狀態)與(b)有外加電壓(垂直配向狀態),在焦平面的反射影像圖,(a)裡的小圖代表與高斯分布作擬合的強度分布圖。(c)當無外加電壓並且使用右圓偏振片時,可以觀察到反射光。(d)當無外加電壓並且使用左圓偏振片時,則觀察不到反射光。

 

參考資料:

Jae-Ho Lee, Ji-Ho Beak, Youngsik Kim, You-Jin Lee, Jae-Hoon Kim, and Chang-Jae Yu, “Switchable reflective lens based on cholesteric liquid crystal,” OPTICS EXPRESS 22(8), 9081-9086, 2014.

DOI:10.1364/OE.22.009081

http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-22-8-9081

 
 
 
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