第138期 2018年3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:2018.03.30
 
 

本所3、4月份演讲公告:

日期

讲者简介 讲题 地点 时间

光电所专题演讲

3/30 (Fri) 叶秉慧教授
国立台湾科技大学电子系暨光电所

From Master Oscillator Power Amplifier to VCSEL

博理馆
101演讲厅

14:20~16:00
4/13 (Fri)

Prof. Yoshiaki Yasuno
Department of Research Promotion, University of Tsukuba

Three-dimensional polarization measurement by Jones matrix optical coherence tomography: principle and biomedical application

电机二馆
105
演讲厅

14:20~16:00

 

 

 

 
 
     

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2017  系列报导 ~

【2017 第十届海峡两岸光电科技博士生论坛】

(时间:2017年10月29日至11月4日;地点:南京大学

【之五】

撰文:光电所博士班学生李家硕(代表团学生队长)

很荣幸且感激能再次参加海峡两岸光电科技博士生论坛,体验了这两届论坛发现其寓意不仅止于两岸学术上的交流,也搭起了两岸同学间友谊的桥梁。2017是论坛成立10周年,更显其意义非凡,筹备亦更加谨慎,虽然今年主办方是南京大学,台湾大学则是协办方,然而台大这边一路走来也相当艰辛,这次圆满成功的交流活动都要感谢所长及所办筱文姊,使得本次论坛能划下完美的休止符。

2017年宁静的盛夏,来自光电所的一封通知信,唤起了我去年与南京大学同学分享两岸种种生活方式与风景的回忆,也激起了我对于南京伙伴的想念与一探富有历史与文化的金陵之都南京的好奇心。前前后后经过了至少3次的行前会议,当我们搭乘误点1小时才出发前往南京的飞机抵达时,首先感受的是两地10度的温差,然而即使已经是10点的入夜时分,吴兴龙副院长、金老师与南京同学依旧热情地分别在旅馆及机场迎接我们,让我打从心底暖了起来。

海峡两岸光电科技博士生论坛主要包含学术交流、实验室参访及文化交流,在吴兴龙副院长及祝世宁院士的开场下,学术交流正式展开。第一天上午有四个invited talk,我方首先由黄建璋副所长精彩演说如何提高台湾光电产业的附加价值拉开序幕,紧接着刘致为教授幽默风趣地分享产业趋势,之后刘辉教授以模拟加上实做的方式分享如何做出类黑洞的组件,而姜校顺教授则利用主、被动微共振腔之间的耦合,使得光的传递能达到低耗能、相互间干涉极低;这四场演讲着实震撼了我,教授们分享的不仅仅是好的组件特性,而是如何提升组件的价值。学生部分则分成五个主题:photodectors and Display、Two Dimensional Materials and Technology、Metasurface and Artificial Materials、Photoemission and solar cells、Physics Optics,每个部份由两个学生担任主持人,第一天下午在台风稳健的周昂升同学幽默的主持下开始了热烈的学术交流,虽然每个人研究领域大相径庭:台大偏重于工程及制程,反观南大偏重于光学及理论,但也因为这样所以可以得到各个不同观点及角度下的评论以及建议,激荡出以前没想过的想法以及灵感,例如marangoni pattern,在湿式制程里很常看到这个现象,但从我所读到的文献中却很少提及,若不是透过这场交流,我也无从得知关键词是marangoni pattern,进而探讨其背后原因。

除了口头报告外,为了让大家更了解各自在做什么,还有poster session以便大家有更多的时间讨论。其中令我印象最深刻的是刘致为老师与朱学艺同学间一来一往的讨论,吸引了一群人也跟着思考并参与其中,也因此朱学艺同学得到了最佳人气奖。海报展览结束后,便是这个会议的重头戏—公布最佳论文奖及最佳人气奖,这个部份是我最紧张的时刻,我紧张的并不是得奖与否,而是我与南大队长王向阳同学需上台主持颁奖,我非常欣赏佩服王向阳同学不但台风稳健更条理清晰,非常有大将之风,他同时是本届的最佳论文奖得主,台大方则由同样讲话幽默且有气势的昂升赢得最佳论文奖,颁奖结束后双方也交换了纪念礼品。

最后,在祝世宁院士的点评及建议下,进入会议的最后一个环节—师生座谈,在黄建璋老师的带动下,同学们一一发表这两天与会的心得,正因为是参与者也是筹备者,大家也都给出了相当有用的建议,这将使第11届的海峡两岸光电科技博士生论坛更好。最后南大还准备了漂亮的蛋糕及精心制作的影片,带我们回顾过去9年学术及文化交流的点点滴滴,2017论坛在宾主尽欢的欢愉氛围下圆满落幕,期待下次交流活动能再次激起两岸同学们意想不到的创意火花。

2017 海峡两岸光电科技博士生论坛10周年团体照
林恭如所长颁发最佳论文奖给南大队长王向阳同学 祝世宁院士颁发最佳人气奖给台大李家硕同学
黄建璋副所长颁发最佳人气奖给南大朱学艺同学 吴兴龙副院长颁发最佳论文奖给台大周昂升同学

参与博士生论坛之余,此次我也得以一瞥南京的古城风采。夫子庙座落于秦淮河北岸贡院街,在1034年建造,庙旁秦淮河是南京的「母亲河」,其中流经南京城内的一段被称为「十里秦淮」,也被誉为「中国第一历史文化名河」,所谓「六朝金粉地,十里秦淮河」,走过秦淮河畔、望着古色古香的夫子庙遥想昔日文人聚集于此,近千年后今日我亦到此一游,为这次旅行增添浪漫色彩。与夫子庙相距不远的老门东,为南京著名的另一个景点,内有着充满中式风格的星巴克与围绕金陵城的明代城墙,令人印象深刻。对比台北木棉道,走在南京街头,放眼望去是法国梧桐的一片金黄,而相较台大色彩鲜艳的杜鹃花,在南京大学则能置身于即将一片金黄的银杏林中,感受校园内古色古香的文化气息。中山陵位于南京紫金山,绿意盎然林木参天,两旁是高耸挺拔的雪松,一面我们登阶而上,一面导游为我们揭开国父孙中山纵横四十年的情史,及中山陵一砖一瓦的建造过程,转身回头一望,俯瞰天下的赞叹感令人心旷神怡。走入了南京博物院犹如走入了电影院,彷佛看了从史前到魏晋南北朝再到民国初期的各个时期的电影,读这种不以文字呈现的历史书,真是令人畅快且不感倦怠!

这趟旅程收获不少,除了知识,体重也增加不少。感谢两校间的友谊让我能参加这次的活动,感谢吴兴龙副院长与金老师这次完美的行程安排,特别感谢金老师为我制造了机会,让我还能见到去年的伙伴敦钊、雨淋、政翰、文博;谢谢金老师及南大的伙伴们活动全程的陪伴,尤其是向阳、杨鑫、爱珍、韵至、学艺。最后还要感谢我的伙伴昂升、徐蕾、宗印、宗毅、智皓,虽然我这次是队长,但你们帮助了我许多!真的很难忘且怀念大家斗智斗勇的那几夜,与那红翻天的一锅!

南京大学北大楼前合影 南大同学带我们体验当地知名麻辣火锅九宫格

 

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 ~

【之四】

撰文:光电所硕士班学生杨子德

如果有过一些外宿经验,我想出国游学的这段经历,应该是不会有太大的不适应。在比利时的这一年,有点像是回味了大学和朋友一起外宿生活的滋味,一起煮饭、打扫、玩乐偶尔斗嘴。我想,行李其实不需要准备很多,带着必备的个人用品、台湾味的礼物,重要的是一颗开放的心,应该就足够了。

物价上来说,比利时大概是台湾的2至3倍左右。而外食的差距大概更大些,在台湾简单的外食一餐大概在100元内可以解决,而在根特用餐则是通常需要12至15欧元,也就是将近400至500元左右。在伙食费的考虑下,大部分留学生总是必须要学会吃得饱的简单厨艺。出国一年,吃得最多的其实还是亚洲超市买回来的米、用电饭锅煮的各种菜色,及各式的创意料理。我想,厨艺的进步大概是留学生的共同回忆吧。当然,平常省吃俭用之余偶尔犒赏自己,品尝当地美食也是很棒的回忆。比利时的薯条(friet)、啤酒炖牛肉(beef of stew)、根特的奶油炖鸡肉(waterzooi)、比利时风味的意大利面、Amadeus肋排等等,都是我回来台湾之后一再想念的美食。

 

左图:Amadeus肋排;右图:汉堡薯条

我和我的室友—暐杰,两个人合租一间公寓。各自的房间外,还有共享的客厅、厨房、浴室等,相较于住在学校宿舍的朋友来说,是另外一种体验。住宿舍可以有较多机会和外国人一起生活,而外宿则是拥有较多的生活空间,并且有更大的自由。这一年期间,由于没有左邻右舍的缘故,很多时候必须要主动出门去交朋友。而我认为外宿最棒的经验是,可以邀请朋友回到家中举办各种晚餐、派对。我们举办了无数次的晚餐聚会、圣诞交换礼物聚餐、新年派对、三次生日派对,可以说有很多超棒的回忆在我们的公寓中。虽然房租稍微贵了些,加上水电、瓦斯、网络等等杂费后,每个人一个月要支出15000元台币左右,但我还是认为当初的选择非常值得。

 

左图:客厅;右图:聚会

比利时另一个特色就是非常方便的大众运输工具。除了火车外,最常搭的是公交车以及轻轨系统。在根特他们是同一家营运商De Lijn,车资最便宜的是年卡或者是10次券的lijncard,单趟搭乘1.5欧元,可以在60分钟内无限转乘公交车以及轻轨。由于光电所上课的地点位在离市区30分钟脚踏车距离的科技园区,所以冬天或者是偷懒的时候,搭车去上学便是最明智的选择。平常时,则是走路或者是骑着租来的脚踏车,在城市里头到处乱晃。根特是我非常喜欢的城市,在充满古迹气息的街道上,肆意探索城市的每个角落,让这城市像是我的第二个家乡一样。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生林暐杰

本文我想针对在比利时生活上的食衣住行和大家分享。首先是饮食的部分,比利时是欧洲国家中物价较高的国家,如果想在餐厅用餐,一餐基本都是10余欧元至20余欧元以上,因此大部分学生的选择都是校内的学生餐厅或是自己烹饪。根特的学校餐厅其实菜色多样,除了本地人习惯的意大利面或薯条类的主食外,也都会有饭食可以选择,配菜的蔬菜和肉类也是非常多变,有时还会出现特别的兔肉,而价格也较为便宜,一餐价格为3欧元至5欧元之间。不过因为我对烹饪有浓厚的兴趣,所以几乎每一餐都是自己烹饪完成,而购买食材也成了非常重要的任务,除了多元的超市之外,我还会特别到假日市场或是肉铺、鱼铺购买,价格也会相对更便宜。能料理出各种美食除了能填饱自己的肚子外,也是和朋友分享并让各国同学了解华人料理特色的一种好办法。

在衣着方面也就和天气息息相关,一开始抵达比利时,秋天均温大概是10度左右,到了冬天温度大都在2、3度,最冷也只到零下2、3度,然而因为比利时为多雨的国家,整体会更显湿冷,因此我不太怕冷的体质到了比利时也都还是需要防风防雨的大衣。在春天和夏天比利时的天气非常宜人,即使到了夏天也不会酷热难耐,能深深体会到欧洲人躺在草皮休息和野餐的惬意,在阳光洒下、百花盛开的街道上漫步着,即使不会写诗都能感觉自己像个诗人似的,是个很适合生活的地方,因此准备一般的春装就很适合春夏的季节。而在比利时购买衣服除了每年一月及七月的打折季非常便宜外,也可以前往outlet购买大衣,因此我会建议准备一件耐寒的大衣就足够,其它御寒衣物可以到欧洲后视自己状况再购买。

住宿算是前往之前最不安的一个挑战,因为根特大学学生众多,所以几乎没办法申请到学生宿舍,因此我们是自己到校外租屋。比较困难的是因为我们租期只需要一年而且又是外地学生,再加上我们申请居留证需要屋主同意租屋的地址给予登记,能符合条件的租屋并不多。不过因为在前往比利时前已经寄出好几百封信件询问和预约看房,也很幸运地在当地住青年旅馆的期间找到适合的租屋,和屋主签订租约后,便是到处奔波电信公司、天然气公司、电力公司等分别另外签订契约,是个不小的工程。

比利时是个小国家,国土和台湾差不多大,因此在城市间主要的交通是轻轨、巴士和自行车。在街道上骑自行车的人随处可见,自行车道的规划也相当完善,路上车辆也非常礼让自行车,因此上下学骑自行车是很安全且环保的选择,不过当下雪或下雨时则又是另一种感受了。另外有时候因为实验或是修课必须往返根特大学和布鲁塞尔自由大学,在城市和城市间的交通就是火车了,比利时的火车班次密集,而且如果时常搭乘对学生还有特别优惠,是便宜且快速的交通方式。【精彩内容,下期待续~】

课后和同学一起在学生餐厅用餐

学生餐厅

学生餐厅常见的一餐

 

 

 

 

 
     
 
 

Multiwavelength generation from multi-nonlinear optical process in a 2D PPLT

Professor Lung-Han Peng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 彭隆瀚教授

In a collaboration with University of Paris 13, Prof. Lung-Han PENG and Prof. Azzedine BOUDRIOUA recently have a joint publication “Multiwavelength generation from multi-nonlinear optical process in a 2D PPLT,” published in Opt. Exp. 25, 30253 (2017)”

In this work, two-dimensional nonlinear photonic crystals made of lithium tantalite square lattice structures with periodicity of 8.5μm х 8.5μm, and size of 2cm long and 1cm wide were prepared for investigating the nonlinear optical processes. With increase of green pump intensity (Fig.1) from 50 MW/cm2 to 260 MW/cm2, we observed progressive multi-wavelength generation in spectral range from 400nm to 1650nm with increase of peak intensity and blue shifting in the newly generated wavelength. Further analyses indicate that the optical signals were ascribed to the quasi-phase-matching processes due to second harmonic generation, sum-frequency generation and other frequency conversion in a cascade process. These conversions are assisted by all the optical nonlinear process involving χ(2) and achieved by satisfying the quasi-phase matching conditions.

Reference: Zohra Yellas, Min Won Lee, Régis Kremer, Kai-Hsun Chang, Mahmoud R. Beghoul, Lung-Han Peng, and Azzedine Boudrioua, “Multiwavelength generation from multi-nonlinear optical process in a 2D PPLT,” Opt. Exp. 25, 30253 (2017).

 

     
 
 
论文题目:双模激光二极管第五代移动毫米波无线光纤接取网络

姓名:蔡政庭   指导教授:林恭如教授

 

摘要

目前,以毫米波载波为传输媒介之毫米波光纤整合系统可建构与发展高适应性与高传输速率之行动接取网络给予未来第五代行动通讯系统使用,其使用了双模光载波搭载讯号,并于光接收端利用外差式侦测技术全光升频所搭载基频讯号至毫米波频段以供无线传输使用。此论文中,我们将以单模与双模注入锁定式无色激光二极管与垂直共振腔面射型激光产生双模光源以建构频段为38与60 GHz之毫米波光纤整合系统。第一部分,我们将探讨正交分频复用讯号直调于注入锁定式无色激光二极管之传输性能,最后使256进制正交分频复用讯号可以40 Gbit/s之传输速率传输于25公里单模光纤,且功率代偿仅为4.2 dB。其次,我们发现当无色激光二极管被双模注入锁定时,其产生之三阶非线性互调失真可被大幅度的抑制,并输出高质量的双模光源以建构频段为60 GHz之毫米波光纤整合系统,成功携带传输速率为6 Gbit/s之16进制正交分频复用讯号于4公里单模光纤与3公尺自由空间传输。另一方面,我们引用单模注入锁定式的无色激光二极管作为下行光源,并于远程节点与可调式激光进行耦合产生非同调双模光源,并在产生过程中达成单载波调变,以能免除能量衰减效应对全光升频后的讯号造成影响。最后成功携带传输速率为16.5 Gbit/s之32进制正交分频复用讯号于11个高密度分波复用信道中进行50公里单模光纤与3公尺自由空间传输。最后,我们利用破坏性干涉拍频的方式侦测双模垂直共振腔面射型激光所建构之正交极化双模光载波,使拍频产生之38 GHz毫米波中心载波可被抑制达33.3 dB,使携带之正交分频复用讯号于电放大过程中获得更多增益,最后载\单载波调变的帮助下成功携带位率为12 Gbit/s之16进制正交分频复用讯号进行50公里单模光纤与4公尺自由空间传输。

图一、毫米波光纤整合系统于室内无线网络应用
图二、正交极化双模光载波建构之毫米波光纤整合系统

 
 
 

— 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、孟庆棠 —

非同调性的成功

同调性X光的绕射现象经常地被用来决定分子和晶体的结构,并且是1953年发现DNA双螺旋结构的技术基础。因为此种方法仰赖绕射与干涉现象,所以需要的是具有同调性散射的X光;如果不是这种情况,入射波与绕射波的相位互不相关,那么X光成像方法就不能产生重建晶体中原子排列所需的绕射图案。这使得同调性X光绕射成像有很大的限制,因为X光领域主要存在非同调性散射,因此需要付出许多的努力来确保同调性。

现在,这个先决条件已经不复成立。Joachim von Zanthier及其同事已经证明非同调性散射光子也可以用来成像微小复杂的结构(Nat. Phys. https://dx.doi.org/10.1038/nphys4301; 2017)。具体而言,他们展示了来自自由电子激光(FEL)之非同调性散射光子,可以产生空间解析接近于或甚至低于Abbe极限之二维物体的影像。研究人员为了有可能的相位组合,用来决定高阶相关性函数,因此考虑非常广大的参数空间,且令人惊讶于此二维成像的能力。例如,此方法可允许任意二维物体成像于基板上,以及潜在地将量子成像的概念从可见光波长转换成较短的波长。

此团队在Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Hamburg之自由电子激光的PG2光束在线进行实验。FEL光束波长为13.2奈米,以10赫兹脉冲模态传播。此光束穿过单光仪并入射于正在移动的扩散片。由扩散片散射的伪热光(pseudo-thermal light)用于照明物体并透过CCD影像传感器来测量穿过物体的光。在此实验中,一个二维物体的屏蔽是由六个方形孔洞以六角形在微米尺度上模仿在苯分子中的碳原子排列所组成并用来产生六个准单色独立的辐射非同调性光源(如图一)。

 

图一、实验结构:波荡器(UN)产生FEL光束透过由光栅(GR)和出射狭缝(ES)所组成的单光仪,使得准单色同调辐射撞击于移动的扩散器(D)。使用散热器散射的伪热光用于照明产生六个准单色独立辐射非同调光源的苯孔洞屏蔽(HM)。藉由在HM后面距离L处的CCD来量测产生的光场。

研究人员表示,他们能够根据CCD传感器所获得的10,800个光斑图(如图二a)来决定整个苯结构。根据高阶相关函数的分析与函数拟合(如图二b,c,d),求出结构的空间频率。与理论的空间频率(如图三)比较,计算分析结果与理论结果非常接近(如图四)!

 
图二、a. CCD上所成的光斑图;b. 高阶相关函数分析;c. d. 由函数拟合求出空间频率
图三、理论上的空间频率分布
、理论与计算的空间频率分布

「DESY的FEL设备满足实施此方法的要求:高亮度、超短激发与高重复率。我们下一步是在硬X光区域来实施这种方法,用以揭示晶体、奈米粒子或原子等级单分子的结构,」von Zanthier说,他还补充此种方法将有可能改善生物学与医学上的结构分析。

 

参考资料:

1. Rachel Won, Incoherent success, Nature Photonics 12, 6 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41566-017-0080-5
DOI: 10.1038/s41566-017-0080-5

2. Raimund Schneider, Thomas Mehringer, Giuseppe Mercurio, LukasWenthaus, Anton Classen, Günter Brenner, Oleg Gorobtsov, Adrian Benz, Daniel Bhatti, Lars Bocklage, Birgit Fischer, Sergey Lazarev, Yuri Obukhov, Kai Schlage, Petr Skopintsev, JochenWagner, FelixWaldmann, SvenjaWilling, Ivan aluzhnyy,WilfriedWurth, Ivan A. Vartanyants, Ralf Röhlsberger and Joachim von Zanthier, Quantum imaging with incoherently scattered light from a free-electron laser, Nat. Phys. 14, 126-129 (2017)

https://dx.doi.org/10.1038/nphys4301

DOI: 10.1038/NPHYS4301

   
 
 
 
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