第121期 2016年8月刊
 
 
 
发行人:林恭如所长  编辑委员:吴肇欣教授  主编:林筱文  发行日期:2016.08.30
 
 
     

光电所参与欧盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划  系列报导 ~

【之八】

撰文:光电所硕士班学生程筠婷

秉持着“Work hard, play hard”的生活态度,在研究之外,旅行势必是这趟欧洲之旅的另一个大重点!

对我而言,旅行是一个广义的定义,不论时间长短、计划与否,接触不同的文化、景点、挑战、朋友等等都是旅行的一部份,换句话说,生活即旅行,旅行即生活。

而在一年的EMSP学程中,较长的假期有开学前、圣诞假期、完成论文口试三个时期可以从长计议,平常则适合周末或散步的随性小旅行,当然,任何机会我都不会放过!

开学前一周的某天晚上,我们聊着苏格兰高地美丽的风景,随口提议租车住宿十分方便可以马上出发,心动不如马上行动,当天晚上立马租好车并搞定第一天的住宿,随即开始我们的第一趟旅程!苏格兰为左驾,且高地车辆少,几乎没有红绿灯,交叉路口也是以圆环代替,以礼让右侧来车为原则,大家都很遵守规则,反而减少了等待的时间,加速了车辆的行进。而这一路上我们边开边查景点,或走或停,时快时慢,深深地被大自然感动!路途中,也遇到了许多有趣的事,像是我们载了一个从伦敦来的hitchhiker,以前常想到国外当个hitchhiker,没想到最后竟然是在国外载了一个当地人。还有一天很晚到达目的地,只剩超商微波食品、旅馆却没微波炉时,遇到热心的店员叔叔带我们到他们的员工休息室,帮我们把食物加热,还与我们分享了他的生活,原来他的专长是贴壁砖,好多人想请他帮忙,但他也很喜欢在超商工作,所以平日在超商、假日去贴砖,感觉很惬意,正如高地与苏格兰的文化!

一周的旅程回来,身心放松后,也让我更有能量集中精神在接下来紧凑的课程!上课之余,也开始计划下一趟旅行,三个月后的圣诞假期,已经找好朋友们一起去伦敦、时尚之都巴黎跟梦幻北欧。

这次我们决定体验不同的旅行方式,尝试入住Hostel,也就是便宜的青年旅馆,特色是与其它背包客共房,有厨房设备可以自己烹饪,大部分的旅客喜欢在交谊厅和各地来的其它背包客聊天,或是直接一起出游,是很快认识更多朋友和不同国家的方式。

除了hitchhiker、hostel,欧洲也很流行提前预订超便宜的跨国公交车或火车,还有Blablacar共乘。

为不虚此行,在硕士论文完成后的一个月旅行中,我尝试各种可能的旅游方式。从比利时搭5磅(约台币150元)的凌晨跨国巴士到卢森堡,从法国尼斯搭一对要开往意大利的情侣的车到米兰看世博,在慕尼黑参加当地的一日游行程到奥地利的阿尔卑斯山脉附近的因斯布鲁克,或是决定好地点找最便宜的方式抵达,或是在旅馆、市区看看当地人来人往度过一天。

过程中曾经订错饭店多花了一笔钱,曾经隔天可能没地方住,曾经遇到热心的老公公老婆婆用我听不懂的德语跟我介绍各个山头,曾经遇到来自台湾的旅伴,曾经累得倒头就睡,曾经遇到室友抓虎头蜂做研究,曾经一个人住家庭式套房,曾经…,更多的时候被大自然所震摄、被各式各样的人所感动、也更认识自己!

回顾这一年,真的很充实,无论是知识上还是心灵上!特别感谢!【全文完】

图1、苏格兰高地租车之旅

图2、在Hostel自己煎蛋饼

图3、北国瑞典Oslo机场雪景

图4、阿尔卑斯山脉—法国夏慕尼

图5、阿尔卑斯山脉法国夏慕尼雪景

图6、阿尔卑斯山南针锋缆车上眺望

图7、从尼斯到米兰的Blablacar共乘伙伴

 

撰文:光电所硕士班学生陈帛钧

在比利时半年多的时间,除了硕士班的忙碌研究之外,我也一直在找寻当地的实习机会,想藉着在欧洲的这一年,可以有机会实习,更了解不同国家的工作文化等等。从一月多寒假结束之后、到达比利时布鲁塞尔开始,我就有陆续注意工作实习的机会,总共参加了三个不同的Job Fair。一个是VUB(布鲁塞尔荷语区自由大学)办的Job Fair,位置也就在我的学校VUB的礼堂里,如下图左海报,再来就是根特的IEEE Job Fair,以及鲁汶的比利时理工科最大的VTK Job Fair,在不同的Job Fair中投递自己的CV给不同的公司,并且和公司的主管对谈,了解更多不同职缺有关的事情。关于写英文CV以及比利时的CV惯例,我有到VUB 的Career Center去咨询,里面的工作人员很热心地帮助我修改履历,也提供我很多关于Job Fair的信息。其中鲁汶VTK Job Fair的场地非常大,约与南港展览馆的场地差不多,当天容纳近百家公司的摊位。在活动之前要先报名,并且注明自己是哪种分类领域的工程师类别。活动当天进去之后,要领取一个根据不同的工程师类别区分特定颜色的手提袋,以及帮求职者制作的简单名片,约好几十张,方便与厂商互动,并且还有小餐点的餐卷和饮料券(下图右中是用餐区域的桌子和我喝的饮料),规划得很不错,建议之后的学弟妹有兴趣可以留意一下!

由于需要回台湾当兵所以实习期间不够长,也因为要当兵不能找正职的工作,或是许多比利时的公司都要求荷兰语语言能力等种种阻挠,经过几番有去无回的投递申请过程后,很幸运地在一个根特大学教授在EMSP脸书社团发的实习征才贴文中,找到了一个我很有兴趣的实习机会,而我最后也幸运地能在TE Connectivity 的Optics R&D部门里面实习。其实在VUB我所待的B-PHOT(Brussels Photonics Team)实验室,跟比利时或甚至是欧洲的光电相关公司有密切的合作,因此每年B-PHOT或是根特大学光电领域的老师都会接到这些公司的信息(有不少是这些实验室的spin-off),要帮忙找毕业生或学生来实习。另外,一般的光电硕士班学生或是修习EMSP完整两年课程的同学们,可以选一堂在暑期实习的课,计入毕业学分,等于是多花一个暑假的工作经验,也同时可以取得学分,而我们台大过去的同学,在第二年的EMSP课程中,就没有机会可以选择实习这门课,因此教授也不会主动帮忙我们找寻实习的机会。

在电话面试过之后,就开始实习文件的处理,因为暑假期间正值欧洲的vacation,许多主管或是教授都出去度假了,因此花了一段时间确认实习的时间点,终于一切就绪。第一天,总是令人特别紧张,如同国小一年级开学第一天、国中上学第一天,或是第一天踏上这个欧盟光电学位学程的旅程时。第一天的实习,我坐上地铁到达布鲁塞尔中央火车站,转乘火车到鲁汶,接着再转乘公交车,才抵达实习的公司TE Connectivity。

由于跟我的supervisor约8:30,一路上我带着担心迟到和第一次到公司上班的紧张心情抵达大门口,开始了我六个星期的比利时实习生活。我的supervisor主要有两位,一位是联络主办实习计划的Stephane,另一位是R&D Optics Group的leader—Jan。Stephane第一天带着我和另外一位实习生一起做职业安全介绍还有公司的简单导览,并且分配办公室等等。

我主要的工作是研发光纤影像检测系统,使其能在手机上面使用,并且开发影像验证的软件算法与光学系统的整合等等。这个主题十分有趣,也十分吸引我,最重要的是我的supervisor Jan给了我很大的自主空间。其它来自VUB或是LU Leuven的实习生,需要实习这门课的学分,也因此被指派比较容易达成或是有结果的题目,像是量测光纤的表面和连结等等;相较之下,我的题目十分有挑战性,重点是要在短短的几周内完成。一开始我也是从市场的survey开始,比较现存市场上类似的产品,做差异分析和优劣比较等等。再来一直跟Jan以及其它和这题目有关系的不同领域资深工程师们讨论,不断修正与确认我可以有机会达到的目标和成果,他们其实一直不看好我能够在这短短六周做出什么东西来,跟我说做多少算多少,一方面也一直告诉我什么是可能的、什么是不可能的,逐渐地让我修正往比较适当的开发方向以及明确的目标。

我其实蛮感谢Jan(上图右)给我很多空间,自己独立作业这个产品的开发。他一开始跟我解释光纤的连结器、带我去实验室中看现行在市场上有的检测仪器和软件规范等等,最后我用MATLAB写出一个影像验证的程序,可以验证光纤的连结,并且可以在Android手机上面得到处理结果。在结束实习的那一天,我做了一个presentation,解释这六周以来的初步产品开发成果,同时demo我写的程序,包含简单的MATLAB UI以及可以传送到智能型手机上面的功能,并且做误差的讨论等等。这六周的实习,其实很短,但是第一次真正进入公司里面工作,并且真的自己独立开发一个没有接触过太多的project,最后有幸能在几周之内有一些初步的成果,我也觉得蛮开心的,是一个很不错的经验。另外还有几位常常跟我讨论的资深工程师,其中一位是上图中的Danny,他有一次借机跟我分享他的人生观和态度,受益匪浅。

在新产品的开发上有些成就感之外,和同事间的相处也是非常开心的。有幸认识几位一起实习的同事们,包括一位大陆人、两位比利时人,还有一个埃及人。一个多月的时间每天一起赶火车、赶公交车,下班后偶尔一起去享受鲁汶大学学生下午三点就开始喝啤酒的狂欢气氛(下图右),聊聊不同国家的趣事,例如在捷运站发送的报纸上看到有趣诙谐的专栏内报导台北被台风吹歪的那两只邮筒,或是埃及的种种。我曾经问埃及朋友毕业之后有何打算?他只回答,什么打算都可以,但原则上就是不要回去埃及!听完之后我们第一时间大笑出来,但是笑完之后想到的是,他的笑脸底下可能有多少无奈,多少是来自台湾的我难以想象的事情?

由于适逢TE比利时光学部门被另一家美商CommScope并购,于是在我实习最后一周时,有一个午餐会,来庆祝新的公司营运开始,因此我们几个实习生也顺便享用了一番(下图左)。

我很享受欧洲这种有效率的工作环境、工作和生活间平衡的步调。下班之后有自己足够的时间来认真生活,做自己喜欢做的事情等等,我想这也是我很向往欧洲生活的其中一个原因。就如我的另一个supervisor Stephane第一天解释公司规定时跟我说的一样,上班原则上就是满八个小时就可以了!因此,他都七点多或甚至是更早就来了,这样就来得及在四点多下班,然后可以去接他女儿下课。每天我和大陆同事到了四点多就会不约而同地转头过去看看他的位置,然后对望一眼笑着用中文说:「老板走了!」,于是,看着人去楼空、熄灯后的办公室,我的心里反而满满的,心想着:「原来,这就是爱,这就是生活啊!」。除了工作时间弹性之外,公司里面还有一个角落是水果及饮料区,可以自己来拿免费的水果和咖啡或茶,我觉得十分不错!另外公司也有员工餐厅,价格方面也是都比外面的餐厅便宜许多,算是蛮不错的。不过通常我跟比利时同事都自己带便当,当比利时的午餐便当,碰到台湾的便当时,这又是另外一个故事了!像是我有时带着炒面或炒饭,加上好几块肉,早上先冰到冰箱里面,中午拿到微波炉加热,拿出来那一瞬间,可以感觉到很多不认识的比利时同事的目光一直在寻找着香味的来源,于是我常小心翼翼地拿着便当盒,一边看看左右的人慢慢走到位置上坐下。我总是手持筷子大口咬着我煮的肉,和手拿着土司三明治、怡然自得地吃着的比利时同事Koen,对坐一边吃饭一边笑着聊天,而这也是我在欧洲短暂实习生活中愉快的回忆之一。【精彩内容,下期待续~】

 

 

 
     
 
 

Regularly-patterned Multi-section GaN Nanorod Arrays Grown with a Pulsed Growth Technique

Professor C. C. (Chih-Chung) Yang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 杨志忠教授

The growth of regularly-patterned multi-section GaN nanorod (NR) arrays based on a pulsed growth technique with metalorganic chemical vapor deposition is demonstrated. Such an NR with multiple sections of different cross-sectional sizes is formed by tapering a uniform cross section to another through the decrease of Ga supply duration stepwise for reducing the size of the catalytic Ga droplet. Contrast line structures are observed in either a scanning electron microscopy or a transmission electron microscopy image of an NR. Such a contrast line-marker corresponds to a thin Ga-rich layer formed at the beginning of GaN precipitation of a pulsed-growth cycle and illustrates the boundary between two successive growth cycles in pulsed growth. By analyzing the geometry variation of the contrast line-markers, the morphology evolution in the growth of a multi-section NR, including a tapering process, can be traced. Such a morphology variation is controlled by the size of the catalytic Ga droplet and its coverage range on the slant facets at the top of an NR. The comparison of emission spectrum between single-, two-, and three-section GaN NRs with sidewall InGaN/GaN quantum wells (QWs) indicates that a multi-section NR can lead to a significantly broader sidewall emission spectrum.

Fig. 1 (a)-(d): Tilted SEM images of a single-section (sample S), two 2-section (samples T1 and T2), and one 3-section (sample T3) n-GaN NR arrays. (e)-(h): Tilted SEM images after three periods of InGaN/GaN QWs are grown on the sidewalls of the n-GaN NRs in samples S and T1-T3, respectively. (i)-(l): Cross-sectional SEM images of the QW NR arrays in samples S and T1-T3, respectively. Numbers 1-3 are marked for indicating the locations of local cathodoluminescence measurements.

Fig. 2 (a)-(d): Local cathodoluminescence spectra at the three locations for samples S and T1-T3, respectively.

Fig. 3 Normalized photoluminescence spectra of the QW NR arrays in samples S and T1-T3.

 

Coupling Behaviors of a Radiating Dipole with the Surface Plasmon Induced on a Metal Protrusion

Professor Y. W. Kiang’s Laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 江衍伟教授

The coupling behaviors of a radiating dipole with localized surface plasmon (LSP) resonance modes induced on an Ag protrusion in a GaN layer are numerically studied with an algorithm including the feedback effect of LSP resonance to modify the emission behavior of the radiating dipole. Two spectral ranges (400 – 570 and 570 – 800 nm) of radiated power enhancement can be observed. The radiated power enhancement in the long-wavelength (short-wavelength) range is generated through the coupling of the radiating dipole with the dipole and quadrupole (higher-order) LSP resonance modes induced on the protrusion. Because the LSP electromagnetic fields of those higher-order modes are mainly distributed around the tip of the protrusion, which is close to the radiating dipole, the radiated power enhancement is quite effective in the blue-green range even though the corresponding metal absorption can be higher than that of a lower-order LSP mode. Compared with the configurations of surface metal nanoparticle (NP) and embedded metal NP, the protrusion structure has the advantages of relatively higher radiated power enhancement in the blue-green spectral range and relatively lower fabrication cost from a practical application viewpoint.

Fig. 1. Problem geometry of numerical simulation. A truncated-cone-shaped Ag protrusion with the base radius r, height h, and inclination angle θ in GaN is connected to the upper half-space of Ag. The vertical distance between the protrusion tip and the designated QW, which consists of a radiating dipole array in the x-y plane, is d. The lateral position of a radiating dipole is defined as s.

Fig. 2. Normalized radiated powers as functions of wavelength by fixing the distance between the protrusion tip and the radiating dipole, d, at 30 nm and varying the protrusion length, h. The lateral distance of the radiating dipole s is set at s=0. The radiating dipole is oriented along the x-axis. The dashed curve is plotted for the normalized total radiated power of a radiating dipole located in GaN 100 nm away from an air/GaN interface.

     
 
 
论文题目:极紫外光数位全像显微术

姓名:陈秉宽   指导教授:黄升龙教授、林俊元教授

 

摘要

高亮度短波长同调光源因其于基础研究与工业应用逐渐增长的需求潜力而亟待发展。随着植基于啾频脉冲放大(chirped-pulse amplification)技术所发展之强场激光的诞生,以更低廉的价格与更小巧的体积产生超短同调极紫外脉冲辐射不再只是个梦想。在第一章及第二章,我们纪录了实验室近年在波长为32.8奈米极紫外光激光的发展现况,汲发能量小于1焦耳的条件下每发激光即可产生1012颗光子,达到空前的10-5高能量转换效率。

第三章至第五章聚焦在以32.8奈米波长极紫外光激光为照射光源的一种新发展无孪生像(twin image)数字全像显微术。其计算核心—「单全像互投影算法」(single-hologram inter-projections algorithm)经数值仿真和光学实验证明其确能有效抑制传统全像重建术所会遭遇的相位混淆,进而回解可得无孪生像干扰的高解析物体影像。相较于传统方法,「单全像互投影算法」全然免除为了攫取正确物体相位所需物体轮廓的预知条件(support constraint),使这新颖的算法更加适合应用在需要大量计算量的三维体积成像(volumetric imaging)。

图一、传统全像重建

图二、单全像互投影算法重建


 
 
 

— 资料提供:影像显示科技知识平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃岩教授、林暐杰 —

液体玻璃

利用光固化可自由流动的二氧化硅奈米复合材料制造二氧化硅结构,正为玻璃制造开启了新的机会。该粘性物质,被称为LiqGlass,是由德国卡尔斯鲁厄技术研究所(Karlsruhe Institute of Technology, KIT)科学家的灵感所启发(Adv. Mater. http://doi.org/f3mkqz; 2016),如图一所示,它由掺合光固化性单体和光起始剂的无定形二氧化硅奈米粒子(直径约40奈米)所组成,透过将LiqGlass放到模具中,然后利用紫外线固化并在高温下进行烧结,LiqGlass可以转换成任意形状的高质量固体二氧化硅玻璃,例如:图二所示的硬币或饼干。

图一、LiqGlass制造过程的工作流程示意图

  来自KIT的Bastian Rapp说:「我们已经利用这种材料制成微光学和微流体装置。」「一旦烧结,LiqGlass与熔凝的石英玻璃在光学、化学或机械方面具有相同的性能。」

通常透过使用氢氟酸蚀刻固体玻璃样品可订制各种形状结构。然而这样的蚀刻是各向同性的,这意味着它是无法制作非对称结构,如高而垂直支柱或侧壁。此外使用危险的酸类并不是方便的制程。

图二、用LipGlass复制的实例:a) 饼干和硬币被成功复制成玻璃样品。b) 微流芯片由两层玻璃制成。放大图显示芯片和接合的边缘。

相反的,新的制程方法是简单地将LiqGlass注入所需形状的弹性体模具中,然后使用紫外光固化约2分钟;然后将固化样品从模具中取出,并加热以除去有机粘合剂;最终在高达1400℃的温度下烧结熔合二氧化硅奈米粒子。整个制造过程需要约61小时,并不需要无尘室或任何危险化学品。

该团队说,在几十微米的范围内的特征尺寸,可以实现只有几奈米的表面粗糙度。较大且复杂的结构,如:含有中空通道或腔体,如图二所示的微流体波导线路结构,可以简单地透过层压固化多层LiqGlass制成。

复杂的光学零件已经可以使用双光子聚合的过程,透过激光直接写入聚合物而制成,使用玻璃在一些应用中有其重要的好处,如非常高的光学透明度,高机械强度和无比的耐化学性。

Bastian Rapp解释说:「目前我们正在开发LiqGlass2.0,可以用于迭加制造,立体微影和3D打印的版本。」Bastian Rapp说:「这将第一次实现,由一个快速成型制程打造熔融石英玻璃3D物体。」他们目前正在为LiqGlass2.0申请专利,并计划将其商业化。

 

参考资料

1. Oliver Graydon, Nature Photonics 10, 440 (2016)

doi:10.1038/nphoton.2016.123, Published online 28 June 2016

2. Kotz, Frederik, et al. "Liquid Glass: A Facile Soft Replication Method for Structuring Glass." Advanced Materials 28, 4646-4650 (2016)

doi:10.1002/adma.201506089

   
 
 
 
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