第118期 2016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:2016.05.30
 
 
  本所吳育任教授、吳肇欣教授代表本所參加電資學院羽球隊,榮獲「104學年度臺灣大學工學院、電資學院、法律學院暨理學院教職員羽球聯誼賽」亞軍,特此恭賀! 

 

 
 
 
4、5月份「光電所專題演講」花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 105年4月15日(星期五)下午4點30分
講者: 趙煦教授(國立清華大學光電工程研究所)
講題: Introduction to Laser Interference Gravitational Waves Detection and the Recent Discovery
  趙煦教授於4月15日(星期五)應本所黃升龍教授邀請蒞臨訪問,並於博理館101演講廳發表演說。趙教授本次演講題目為「Introduction to Laser Interference Gravitational Waves Detection and the Recent Discovery」。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。

 

趙煦教授(右)與本所所長林恭如教授(左)合影

 

時間: 105年4月22日(星期五)下午4點30分
講者: 顏伶汝醫師(國家衛生研究院細胞及系統醫學研究所研究員級主治醫師 )
講題: Therapeutic application of human fetal-stage stem cells: differentiation capacity & immunodulatory properties
  顏伶汝醫師於4月22日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。顏醫師本次演講題目為「Therapeutic application of human fetal-stage stem cells: differentiation capacity & immunodulatory properties」。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。

 

顏伶汝醫師(右)與本場演講主持人黃升龍教授(左)合影

 

時間: 105年4月29日(星期五)下午4點30分
講者: 林頌然教授(國立臺灣大學醫工所 )
講題: 毛囊再生:如何無中生有
  林頌然教授於4月29日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。林教授本次演講題目為「毛囊再生:如何無中生有」。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。

 

林頌然教授(右)與本場演講主持人黃升龍教授(左)合影

 

時間: 105年5月6日(星期五)下午4點30分
講者: 蔡宗祐教授(國立成功大學微電子工程研究所所長)
講題: 全光纖架構下的Q-開關脈衝雷射技術(The technology of Q-switching lasers in all-fiber schemes)
  蔡宗祐教授於5月6日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。蔡教授本次演講題目為「全光纖架構下的Q-開關脈衝雷射技術」。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。

 

蔡宗祐教授(右)與本所所長林恭如教授(左)合影

 

5月份「光電論壇」 演講花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 105年5月23日(星期一)上午10點30分
講者: 張繼昆教授(美國喬治亞理工學院)
講題: Fiber Wireless Convergence for 5G Mobile Data Communications
  張繼昆教授於5月23日(星期一)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。張教授本次演講題目為「Fiber Wireless Convergence for 5G Mobile Data Communications」。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。

 

張繼昆教授(右)與本所所長林恭如教授(左)合影

 

 

~ 光電所所屬實驗場所小型緊急應變演練 ~

(時間:105年4月25日,上午11:00~11:20)

撰文:陳姿妤

演練地點:電機一館103室

演練內容:

本次演練主要目的為使人員在實驗室意外災害事故發生時各司其責,採取正確而有效方式控制災害,並落實實驗室人員具備緊急逃生之觀念與方式,以提高緊急狀況時的應變能力。

上午11時於電機一館103實驗室,假設學生進行實驗時,發生火災意外,學生進行初步滅火後,緊急通報所辦公室人員,並進行全館廣播人員疏散。本所人員接獲通報後,即刻聯繫館舍系辦人員協助疏散支援;現場啟動緊急分組編派人員協助:於出口引導疏散人員儘速遠離館舍、協助火勢控制、設置人員禁止進入標示、設置救護站協助受傷同學、於集合區清點確認疏散人員名單。所辦人員同時持續緊急聯繫實驗室負責教師(王倫教授)、所長(林恭如教授)、副所長(黃建璋教授)及本所環安衛委員(蔡睿哲教授)前往電機一館出口廣場前集合;由所長、副所長、環安衛委員掌握現場狀況並進行指揮調度,確核實驗室全部人員疏散完畢,順利完成此次疏散演練。

此次疏散演練加強了大家在意外發生時,能即時進行緊急通報及疏散的觀念。感謝教師、同仁及同學們的全力配合。

檢討改進建議:

1、實驗室內電話未修繕無法連繫通報,已告知儘速改善。

2、轉知電機系系辦,館舍內手機收訊不佳狀況。

事發實驗室同學至戶外撥打手機通報所辦人員

所辦人員接獲通報,即刻通知電機系系辦人員及相關人員協助支援

事發實驗室同學進行館舍全館廣播

事發實驗室同學敲門告知附近實驗室人員

現場火勢控制,進行滅火

引導人員疏散

設置人員禁止進入標示

設置救護站,協助同學救護

人員疏散至戶外集合區,並確核清點

向總指揮教師報告疏散狀況


 

 
 
 
     

~ 與南京大學(Nanjing University)博士生交流活動 2015  系列報導 ~

【2015 第八屆海峽兩岸光電科技博士生論壇】

(時間:104年11月15日至11月20日;地點:南京大學

【之九】

撰文:光電所博士班學生楊天仁

來南京大學參加博士生論壇是一個很特殊的經歷,南京大學和臺灣有截然不同的學風和地域民情。南京市是六朝古都,也是中華民國的舊都,除了明朝城牆帶來的歷史感外,城市很多街區都仍存有一絲的民國風情。

我們出發到南京大學的時候正值秋冬之際,很多人從臺灣穿了大衣或羽絨衣。當時以為自己穿太多,不過剛下飛機時卻已可以感覺到南京冬天的氣息。剛抵機場,許多去年參加過兩岸論壇的南京大學同學,包含已經在當老師的李世鳳大師姐,都在接機大廳等著我們。這點令我們覺得相當細心以及貼心。

下午直接進行實驗室參觀,最有印象的是祝世寧老師的實驗室。祝老師是對岸中科院的院士,實驗室規模極大。比較有印象的是祝老師實驗室用鈮酸鋰做的波導結構來實現量子糾結的現象,雖然我的研究領域跟祝老師實驗室不大一樣,還是給我留下深刻印象。晚上接受南京大學的招待,席間印象比較深刻的是南京大學孫曉晨同學帶著我們一起玩「臥底」遊戲,這樣的安排不僅讓氣氛輕鬆而且大家能更快了解彼此。

第二天及第三天是研討會的主要議程。印象深刻的是南京大學很多同學都有Nature等級的論文,這個跟我自己研究主要關注在工程問題有很大不同。最有印象的是朱嘉老師的報告,朱老師也是Nature的常客,他主要在研究光熱效應。他們實驗室用很便宜的矽材料來純化,再包覆金或鋁等金屬,配合不同大小的矽顆粒,可以用很便宜的方式達到最寬波長範圍的光子吸收,令我覺得十分佩服。

結束研討會議程後,主要是我們的參訪活動。在接下來的幾天時間,我們參觀了徽州古建築群、南京城牆和鎮江金山寺。在這樣輕鬆的安排下,我和南京大學的同學才算有比較多時間了解彼此。

就學制而言,大陸的學制多是碩士班三年,博士班三年,跟我們碩士班多半是兩年,博士班四年起跳有些不同。南京大學的博士班也是最少兩篇SCI才能畢業。

就買書而言,不同於臺灣同學喜歡去書局自己挑書、買書,由於大陸的網路交易比臺灣方便很多,很多南京大學的同學會選擇在淘寶上面購買,通常在下標之後,隔天就可以拿到書。如果是要買文藝的書,南京大學的同學則會去附近的先鋒書店,這是一家跟臺灣誠品相似的文青書店。

南京大學同學們的研究作息,就我初步了解是沒有週休的。每天的研究時間一般來說至少十二個小時,問了幾個同學,最常聽到的是早上九點到實驗室,常常會做到晚上十點才離開。雖然如此長時間工作,目前接觸到南京大學的同學們都是很有趣的,而且很多同學還是有自己的才藝。在文化參訪的途中,幾乎全程是南京大學同學在帶活動。

總結來說,南京大學的同學是非常熱情的,常常陪我們到很晚,晚到讓我們擔心是否會影響到他們自己的研究。而且晚上吃飯的時候,以前幾屆的同學還會出現,讓我們體會到主人的用心跟這個交流活動的連續性及傳承性。因此我也希望來年臺大當主人的時候,來訪的同學跟老師會有賓至如歸的感覺。

 

之十

撰文:光電所博士班學生程琮欽

2014年光電所的大事—兩岸光電科技博士生論壇在臺灣舉行,而今年2015年則移師南京,在南京大學進行。會後南京大學師生們熱情地接待我們參觀南京市附近的景點與名勝古蹟。

第一次到了別稱金陵的中國古都南京,這個歷史上曾多次為京城所在處的城市,一路上的風景,除了美麗,更多了一份歷史的意義。南京城市呈現出來的樣貌,看來是如此樸實與具有內涵。目前南京為江蘇省省會,共有11個區,居住人口超過800萬人,在華東地區為僅次於上海的第二大城市。從郊區往市區的路途中,高速公路上沿途的風景由遼闊的平原轉換到建設中的大樓,到了南京市區,則是整齊乾淨且充滿歷史文化的建築。由處處可見大興土木與現代化高樓林立的景象看得出來南京城市仍在不斷地成長進步中。

古老的南京城牆保護了在這居住的人民,在高聳的南京城牆上,可以瞭望「鍾山龍盤,石頭虎踞」、坐落整齊的南京城。觸摸著城牆上大型城磚堆砌成兩側外壁,每個磚上都有屬於自己的一個編號,就像屬於自己的名字一般,細數著南京的過往,有著六朝更迭的繁榮景象,更有著民國建立初期人心嚮往民主的感動。

南京市東郊紫金山南麓的中山陵,正是國父孫中山先生長眠之處。國父一生為民主革命奮鬥,不為私利的精神令人敬佩。往中山陵的路途中,人潮相當多,也有不少的外國遊客,一路上風景優美令人心曠神怡。到了牌樓,仰望層層的階梯,由階梯一階一階往上爬,越往上所見視野越是廣闊,登到最高處,紫金山與南京市美景一覽無遺。走至館內,抬頭即是青天白日徽章,在南京能見到這麼熟悉的圖形,心中不免一陣感動。嚴肅的氣氛下,孫中山先生長眠於此美麗的山光美景中,也向這位歷史上的偉人致上最高的敬意。

接著我們離開南京市區,到了距離南京市80公里處的鎮江市,鎮江也是個歷史超過三千年的古老城市,是長江三角洲經濟圈中的重點城市,其中著名的景點為金山寺。金山寺位於鎮江市區西北部,至今有一千六百多年的歷史,雄踞在長江南岸,山勢巍峨雄偉,景色美麗。金山寺建築獨具特色,均依山而建,環山而造,一層層的樓台將山緊緊包覆起來,使得古老建築與自然美景渾然天成。金山寺參訪過程中,導覽員詳細地介紹金山寺的由來與民間傳說中著名白蛇傳故事,望著眼前古老寺廟裡古色古香的建築,想像著故事裡白娘子與許仙相戀的曲折愛情故事,以及法海禪師與白蛇鬥法的經過,終至水漫金山寺,更是令人彷彿身歷其境。登到寺頂,遠眺長江,優美的景色盡收眼底,山上寺裡每一處小地方都有迷人的神話故事,正如俗語說的「到了鎮江不去金山,等於沒到過鎮江」。

自古名城出名食,離開金山前導覽員特別告訴我們,所謂的鎮江三怪—「香醋擺不壞,肴肉不當菜,麵鍋裡煮鍋蓋」,在鎮江地區流傳的順口溜呈現出當地美食的風味。肴肉是「水晶肴蹄」,是豬蹄膀做成的肉塊,有點像大塊的肉乾。更令我感興趣的是香醋,在開門七件事中的柴米油鹽醬醋茶裡,醋是酸甜苦辣鹹其五味之首,千百年來人們以醋做為食材調味的主角,甚至宋代詩人也是美食家的蘇東坡在鎮江品嘗鯽魚時,更是留下詩句讚嘆道「芽姜紫醋炙銀魚,雪碗擎來二尺余,尚有桃花春氣在,此中風味勝莼鱸」。聽完導覽員的解說,讓我對於香醋更增添一份了解,離開金山時,除了帶走鎮江香醋,也帶走了滿滿的美好記憶。

最後雖然不捨,終究還是要離開這個美麗且具有古老歷史的城市,在這些日子裡,文化與知識上均有大大的收穫,我深深地感謝南京大學師長與同學熱情的接待。

南京大學北大樓合影

南京大學校門前合影

金山寺合影

中山陵

 

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 ~

【之六】

撰文:光電所碩士班學生程筠婷

談到與人相處,我認為牽涉的範圍可以很廣,因為每個人受到成長背景、所處文化等等影響,進而塑造出各自的行為模式與思考模式,我帶著亞洲文化進入歐美,參與歐盟跨國跨校計畫攻讀碩士,讓這樣的差異與感受更凸顯,因此許多時候我喜歡從了解彼此的文化與生活型態開始,慢慢建立關係。所以我想從走入當地人的日常生活經驗開始分享。

對歐美而言,最重要的節日就屬聖誕節,其形式與意義等同於臺灣的農曆新年;從前在臺灣的聖誕節,讓我以為聖誕節就是裝飾聖誕樹和收禮物,也曾有外國人本身較隨性的誤解,認為他們只是開心地有個長假,伴著聖誕老人和聖誕襪收禮物度過,但事實上並非如此!

這次有幸受邀到兩個英國朋友家過他們“傳統”的聖誕節;在蘇格蘭,朋友特地準備了他們傳統的聖誕晚餐(圖1),並一一向我們介紹,一般來說,這些食物通常只有聖誕節才會出現在餐桌上,像是烤全雞或是棉花糖等等,就像臺灣過年會特別煮長年菜一樣;在新年新氣象方面,他們也有類似的習慣,圖2是蘇格蘭朋友家的聖誕擺飾與“新年玩物”,除了聖誕樹,他們習慣把互送的卡片祝福掛或貼在牆上,有點類似貼春聯,另外,桌上一定會擺傳統的“新年玩物”—Crackers,是圓筒狀包裝的禮物,吃飯前大家會像原住民跳舞的方式,雙手交叉拉隔壁一端的Crackers,從左右拉開包裝紙,像拉砲一樣爆開慶祝,再看看蹦出什麼禮物,禮物通常是一些好玩的小玩具,像是放在手上會捲起來的玻璃紙魚、可以騙人的撲克牌等,還有必定有一頂紙製皇冠,接著大家會戴起皇冠,像是穿新衣過新年的感覺,同時享受與彼此共度的時間與晚餐。

蘇格蘭真正聖誕節初體驗後,在聖誕假期第一天(12/19)來到倫敦朋友家。抵達的第一天晚上,我們被賦予了幫忙裝飾聖誕樹的重任,原以為放個彩球、掛個燈泡就結束了,沒想到在眼前的是一棵“活生生、赤裸裸”躺在地上的樹,像圖3這樣!在驚喜與驚嚇之後,我們開始拆開樹的外網,試著將它立正,再慢慢加上裝飾品,並在樹下擺滿所有人的禮物(圖4)。聖誕節當天,另一個驚喜到來!大家開始分送、認領原以為只是裝飾的樹下禮物堆,而朋友和他的家人也貼心地準備我們每個人的禮物,就像我們本來就是家中一份子一樣,圖5、6是我收到的禮物們!有趣的是,因為亞洲沒有拆禮物和送禮物的習俗,我們並沒有把要送的禮物放在樹下,於是我們趕緊跑去房間拿出來送給他們。雖然大家早已不是小孩子,收到禮物還是特別高興,也能從對方的禮物感受到對彼此的瞭解與關心!最後我們點起壁爐的火(圖7),聚在一塊聊天、玩遊戲,還有聽下午3點準時的伊麗莎白女王演講!

這兩次外國傳統新年的體驗,讓我了解為什麼朋友在臺灣過聖誕時特別想家,也發現不論哪個國家,不論形式與時間,新年總是家人相聚團圓、值得慶祝珍惜的時刻!

除了特別的節日,其他朋友也帶我們去看他們常看的話劇、吃有名的Fish and chips餐等等。在蘇格蘭,有個像媽媽的朋友,帶我們去戲院看英國特有的傑克與豌豆(Jack and the Beanstalk,圖8、9),是英國傳統聖誕節的主要娛樂,是給小朋友看的詼諧話劇,稱為Pantomine;演出當中,演員們會在觀眾席跑來跑去,與大家互動,也增加臨場感,此外,看Pantomine有個不成文的規定,就是當壞人出現的時候,全部的人都要噓他!看著我那六、七十歲的朋友也一起噓,我們也跟著起鬨,加上小朋友本身就很興奮,整個演出充滿著歡樂與童趣,更是台上台下一起營造的結果,我也慢慢地瞭解他們的笑點與幽默,更有一種慢慢融入的感覺!

這些走入日常生活認識彼此的點滴,從小事開始了解彼此,正是我喜歡的與人相處之道,平凡卻又充滿驚喜與趣味!【精彩內容,下期待續~】

圖1、蘇格蘭朋友準備的傳統聖誕晚餐

 圖2、蘇格蘭朋友家的聖誕擺飾與“新年玩物”

 圖3、裝飾前的聖誕樹

 圖4、裝飾後的聖誕樹

圖6、蘇格蘭朋友送的聖誕禮物

圖5、倫敦朋友送的聖誕禮物

 圖7、新年點的炭火

圖8、蘇格蘭Byre Theatre

 圖9、傑克與豌豆宣傳單

 圖10、與Jack共享的Fish and Chips

 

 

 

 
     
 
 

Complementary Oxide-TFT-Based Circuits with N-Channel ZnO and P-Channel SnO Thin-Film Transistors

Professor I-Chun Cheng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 陳奕君教授

Complementary thin-film transistor (TFT) circuitry consisting of inverters is the building block for realizing integrated logic circuits on large-area and/or flexible substrates. Although numerous oxide-TFT circuits have been reported previously, most of them were based on n-channel MOSFET (NMOS) technology, implying that the development of p-channel oxide-TFTs with sufficient satisfactory performance via a low-temperature process is crucial. In this study, we report, for the first time, fully oxide-TFT-based complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) ring oscillators by using large–area-compatible sputtering processes. The p-channel tin monoxide (SnO) and n-channel zinc oxide (ZnO) TFTs used in the CMOS inverter have inverted-staggered bottom-gate structures. The SnO TFT exhibits a threshold voltage (Vth) of 3.5 V, field-effect mobility of 0.33 cm2/V-s, sub-threshold swing (S.S.) of 2.5 V/decade, and on/off current ratio of ~103. The corresponding values for the ZnO TFT are 6.22 V, 3.5 cm2/V-s, 350 mV/decade, and >106. The achieved voltage gain of the CMOS inverters is ~17 at a supplied voltage (VDD) of 10 V when the geometric aspect ratio is 5. An oscillation frequency of 2 kHz is obtained from a five-stage oxide-based CMOS voltage control oscillator at VDD of 14 V. The result shows the feasibility of realizing fully oxide-TFT-based CMOS circuits.

Fig. 1. (a)(b) Transfer and (c)(d) output characteristics of the p-channel SnO TFT (W/L = 60 μm/30 μm) and ZnO n-channel TFT (W/L = 30 μm/30 μm), respectively. The linear field-effect mobilities as a function of gate voltage for SnO and ZnO TFTs are plotted in (a) and (b), respectively.

Fig. 2 (a) The static voltage transfer characteristics and voltage gain curves at different supply voltages (VDD) of the complementary oxide-TFT inverter with a geometric aspect ratio, (W/L)p/(W/L)n, of 5. (b) Output waveform of a five-stage ring oscillator based on complementary oxide-TFT inverters at VDD = 14 V.

 

Development of numerical modeling program for organic/inorganic hybrid solar cells by including tail/Interfacial states models

Professor Yuh-Renn Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 吳育任教授

A simulation software is developed for modeling the organic/inorganic hybrid solar cells. Firstly, the optical field in the solar cell device is calculated by using the two-dimensional finite-difference time-domain (2D-FDTD) method. By solving the Poisson’s and drift-diffusion equation which utilizes the finite element method (FEM), the electrical properties of the device can be obtained. A Gaussian distribution function of tail states is addressed to simulate the carrier transportation in the organic material. These tail states located around the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the organic material provides a path way for carriers to hop in and transport through the organic material. In this research, a poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(4-styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)/silicon nanowire (SiNW) hybrid solar cell is set up as the simulation model. The validity of the software is verified by comparing the simulated J-V curve with experimental J-V curves. The electrical and optical properties are analyzed for further optimization.

Fig. 1. The simulated band diagrams of the PEDOT:PSS/SiNW hybrid solar cells.

Fig. 2. The generation rate of the PEDOT:PSS/SiNW hybrid solar cells calculated by 2D-FDTD.

     
 
 
論文題目:黑色素的奈米化與其在生物醫學上之應用

姓名:劉奕成   指導教授:林晃巖教授、陳賜原博士

 

摘要

黑色素是人體組織中最普遍的異質生物聚合物之一,它具有很寬的吸收光譜,並且可生產永久自由基和光致自由基,研究指出黑色素具有清除自由基和活性氧、抗輻射、抗氧化、抗癌、抗蛇毒、抗病毒和清除重金屬離子等功能。在這些潛在應用中,黑色素顆粒的不可溶解性造成其效用大大降低。於是我們著手開發利用飛秒脈衝雷射與機械粉碎的技術將黑色素打碎,製造黑色素奈米顆粒使之可以分散於水溶液中,以便更可靠地研究黑色素的生物功能,並增強其作為藥物的療效。結果顯示被奈米化的烏賊和合成黑色素顆粒呈片狀,顆粒大小約為直徑42.5奈米與高度0.95奈米,可以均勻分散在水溶液中超過一週不會沉澱,理論上,此技術適用於任何種類的黑色素。而且用飛秒脈衝雷射進行奈米化的製程還可用來解析黑色素的結構,我們推斷烏賊黑色素是由許多奈米顆粒聚集而成,其間是靠凡得瓦力和疏水作用力來維繫的,而合成黑色素是由許多奈米薄片堆疊而成的微米薄片,其間靠的是PP相互作用力來維繫的,此作用力比前者大。在生物醫學應用方面,微生物實驗證明黑色素奈米顆粒在有無照光的情況下都不具有細胞毒性,更加確認它做為藥物的可行性。實驗還證明了奈米化黑色素大大提高細胞對抗急性氧化壓力和其清除重金屬離子的效用,甚至不需要外加照光來增強其效果,對於日後做為注射劑應用到人體會更加方便。

圖一、奈米化前(左)有明顯沉澱與奈米化後(右)分散開的黑色素水溶液。

圖二、有餵食奈米化黑色素的細胞在H2O2造成的氧化壓力下,存活率提升了10倍。


 
 
 

— 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、林暐杰 —

可攜式分析器

Md Arafat Hossain和來自雪梨大學的同事開發了一種基於智慧型手機的紫外光雷射光束的空間分佈探測器(Opt. Lett. 40, 5156–5159; 2015)。因為運用三維支架列印和有價格競爭力的手機技術,使得他們開發的裝置成本較低,此裝置能夠測量的雷射光束空間分佈、輸出功率、發散角和光束品質因子等,所有訊息都可以顯示在手機螢幕上,並且選擇性的透過網路方便地轉移資料。

圖一、紫外光雷射光束空間分佈探測系統之圖示:(a)專為智慧型手機設計的系統佈局示意圖;(b)典型的雷射光束的直徑和發散角之圖示。

在他們的設置中,紫外線雷射光束照射在4厘米X4厘米的磷光玻璃板,該板垂直於雷射光束的傳播方向。磷光玻璃板轉換紫外光成為可見光的波長,透過一個外部透鏡(厚度10毫米;焦距10毫米),將影像成像到位於下方3厘米之手機CMOS感測器。使用的電話是Kogan 4G,其具有800萬像素的後置相機而最大信噪比約為55分貝。光強度濾光片(或其他合適的衰減器)被用來防止CMOS感測器達到飽和。其軟體可顯示雷射光束及其在手機本身運算的參數。該研究小組藉由兩個紫外光雷射的特性評估方案的性能:連續波氬離子雷射(波長244奈米)和脈衝ArF雷射(波長193奈米,30赫茲的重複率,15奈秒的脈衝持續時間)。測量實驗之變異與商用光束輪廓儀相較差不多。

通訊作者John Canning對Nature Photonics的訪問說:這想法運作出奇地好,並且主要的挑戰是確保測量能夠快速與可靠地進行。目前系統採用運行Android操作系統的電話。Canning解釋說,Android的用戶群比蘋果的iOS手機大好幾倍,而Android平台可能有程式設計的優勢。不過他指出同樣的設備也可以在iOS系統上實現。

圖二、(a)安裝在智慧型手機上之雷射光束空間分佈探測器之3D設計。(b)附件的內部視圖顯示在CMOS相機前有透鏡槽。(c)安裝在Agora的4G智慧型手機上的三維列印智慧型手機雷射光束空間分佈探測器。

Canning指出:「我們已經展示了結合吸收光譜和螢光光譜儀的儀器,所以下一個發展方向將多台儀器結合到同一個平台上。」「在這個特殊的例子中,對於雷射添加光譜和線寬的測量應該是可行的。」「 另外也可能可以結合雷射特性分析在頻譜分析中,使光源激發期間的光束輪廓特性可以被解析。」

在他們的論文中,研究人員解釋,檢測範圍可以擴大到例如近紅外光範圍。Canning還指出儀器可以被製作得更小,以容納其他能力。已經有計劃將該團隊的智慧型手機儀器加以商業化。

參考資料:

1. David Pile, Nature Photonics 10, 8(2016)

doi:10.1038/nphoton.2015.257 Published online 24 December 2015

2. Md Arafat Hossain, et al. "Smartphone laser beam spatial profiler." Optics lett. 40(22), 5156-5159 (2015).

   
 
 
 
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