第四十期 2009年3月刊
 
 
 
发行人:黄升龙所长   编辑委员:蔡睿哲教授   主编:林筱文  发行日期:2009.03.06
 
 

贺!本所林清富教授荣膺「亚太材料科学院(Asia-Pacific Academy of Materials)院士」~

 

本所3月份演讲公告:

 

日期

讲者简介 讲题 地点 时间

光电论坛

3/3 (Tue)

陈阳闿博士

Bell Lab., Alcatel-Lucent Technology, U.S.A. 

High speed electronics and optoelectronics for optic fiber communications 博理馆101演讲厅 13:30~14:30

光电所环安卫演讲

3/6 (Fri)

苏文源研究员

行政院劳委会劳工安全卫生研究所

电气危害与预防 博理馆113教室 14:30~15:30

 

 
 
2月份光电所演讲花絮
时间: 2009年2月13日 (星期五)上午10点30分
讲者: Dr. Lars Zimmermann (Technical University of Berlin, Germany)
讲题: Photonic integration in high-performance 0.13µm SiGe BiCMOS technology
 

Dr. Lars Zimmermann于2009年2月13日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆103室发表演说,讲题为「Photonic integration in high-performance  0.13µm SiGe BiCMOS technology」,本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,获益良多。

 
 

~ 与韩国首尔国立大学(Seoul National University)博士生交流活动 2008  系列报导 ~

The 3rd National Taiwan University-Seoul National University Student Workshop 2008

on Photonic Materials and Devices

(时间:2008年12月14日至12月19日;地点:韩国首尔国立大学

之三

撰文:光电所博士班学生柯闵咏代表团学生队长

还记得10月底时收到老师的一封信,问我有没有意愿参加台湾大学和首尔大学第三届的学生研讨会,当时抱着能出国去看看的心态就答应了,而第一次开行前会议时,在完全出乎意料之外的情况下,当选了此次首尔行的队长,并负责规划与统筹。

而我的首尔交流,也因为如此,在我寄出第一封e-mail时就展开了,经过双方礼貌性的互相回函后,发现对方的队长在去年第二届研讨会时我就已经认识了,所以我们很快地交换MSN账号,开始密集地讨论与规划,直到12月14日我们飞往韩国。

一下飞机后,本来因为早起赶飞机没睡饱而昏昏沉沉的头脑,因为韩国寒冷的天气(0~-2℃之间),瞬间清醒了起来,大家兴高采烈去买传说中有名的香蕉牛奶,边看韩国的女生边等着对方的队长接机。

Fig. 1. 在机场等候时,团员们及老师们的合照

在抵达首尔大学后,经过短暂的休息,对方的队长及几位成员们带着我们参观首尔大学,首尔大学座落在首尔市郊的山区里,常常能看到健行的登山客,对我们这一群到访的台湾人来说,除了校园里散布着许多高楼大厦外,它比较像是一个适合登山健行的好地方,而一路上我们就与这群初次见面的韩国同学,说说笑笑,聊着彼此的学生生活,做研究的甘苦,边欣赏首尔大学的好风光。

Fig. 2. 在首尔大学校园内合照

经过了一夜的休息后,第三届的台湾大学—首尔大学学生研讨会也正式地展开,在会中听了不少与自己不同领域的演讲,不管是来自台大或者来自首尔大学;在听演讲的过程当中发现,不管研究做得如何,首尔大学的学生们比较会表达并推荐自己所做的研究及优点,而这种现象也反映到他们在介绍自己学校时,总能让听众留下深刻的印象。

其实这几天相处下来,加上我在行前与对方队长规划会议议程及行程的过程当中,会发现他们和我们平常生活周边的人没什么不同,也许我们平常对韩国人的印象可能是民族性很强悍,但在这一次的参访过程当中,我们看到的其实是他们很尽心也很热情地招待我们,在私底下讨论一些有关于研究方面的事情时,他们也都能够不藏私地与我们分享,每个人的生涯规划好像也都跟自己没什么不同。

而在研讨会结束后的几天,我们也趁着空档去参观首尔市附近的一些古迹及景点,发现过去的韩国其实是很落后的,他们的旧文化中,也处处有着中国文化的痕迹,但今天他们不断地持续进步成为一个全世界都不容小觑的国家,首尔大学也成功地进入世界百大,尤其这次研讨会的主角都是博士班的学生,他们所展现出来的都是正面又自信积极的态度,并且非常认同自己的所学及所处的环境,这种正面的态度我觉得可能是台湾学生身上比较欠缺的,我觉得我们能够学习他们的态度并保持自己的优点,使自己更有竞争力。

这次首尔行,真的很谢谢所上能够提供我们这个机会,平常出国参加conference时,可能就是把所要发表的题目发表完,然后看看别人的研究,但真的能和他人长时间的互动并不多,透过这次与首尔大学的交流经验,让我们能够了解来自不同国家的学生,他们的思考和态度和我们有何不同,虽然已经回台湾了,但我现在仍觉得收获良多。

 

之四

撰文:光电所博士班学生廖均达

第三届台湾大学与韩国首尔大学研究生交流活动于2008年12月15日在韩国首尔大学举行。会议内容主要以光电材料与光电组件的应用为主,并将讨论的议题分为五大类,分别为optical characterization and modeling、wide band-gap semiconductors、OLED、infrared optoelectronics以及photonic devices。在为期四天的交流活动中也包含了参访国家实验室Korea Advanced Nano Fab Center (KANC)、整合研究中心Advanced Institute of Convergence Technology (AICT)与首尔大学的半导体研究中心Inter-university Semiconductor Research Center (ISRC)。此外韩国文化与城市游览更丰富了此次的交流活动,让此行不仅是学术上的交流,更能从认识不同国家的研究生中相互学习,进而开拓视野。

在台湾,同学之间常常喜欢讨论的研究生文化,同样也不例外地是韩国研究生茶余饭后喜欢谈论的议题。从每天工作的时间、指导教授与研究生之间的互动关系、研究生薪水到如何纾解压力的方法,可以说是同中见异。就每天研究的时间长短来说其实都差不多,但有亚洲电玩游戏王国之称的韩国,在正常上课时间是无法透过网络联机到在线游戏平台,这种网络封锁的方式,在台湾应该看不到吧!而运动、听音乐应该是大家都喜欢选择的舒压方式,但较特别的是韩国的研究生甚至连教授们都喜欢三五成群的去喝点小酒放松心情,而学校内也可见小酒吧,这点跟台湾应该是比较不一样的。就研究环境来说,我想应该很值得去学习,在台大研究设备应该还算是充足,但却分散在校内各处,使用上难免不那么方便;我想若能集中管理,建立大型的设备研究中心,并具有完善的营运制度,应该更能提升台大在工程领域的国际竞争力。从光电领域的研究方向来看,韩国与台湾应该算是类似的,我想从产业发展面上,如TFT-LCD、LED、OLED及太阳能电池等,更能窥见一斑。

第三届台湾大学与韩国首尔大学研究生交流活动

KANC实验室参访

         除此之外,城市的观光更让我感受到韩国与台湾的相同之处。某些闹区的街道其实跟台北很像,例如明洞与仁寺洞就很像西门町与台北东区(“洞”好像跟“町”的意思类似),韩国的学生在假日也喜欢到这些地方逛逛。首尔塔是一座建在山上的观景塔,跟台北101一样,可以鸟瞰整个城市夜景。还有参观美术馆和昌德宫,从这里更可以窥见韩国在文化上与台湾的相似。从文字及语言来看,汉字在韩国许多地方都可见到,以及台语发音和某些韩语发音相近。就地理位置而言,台湾与韩国都比邻中国大陆,故从过去的历史中都可窥见相似的轨迹。

       这次的交流活动,不论是学术上或文化上都得到不少的收获与启发,感谢韩国首尔大学的研究生热情的款待,与黄所长、林副所长与苏教授在途中的经验分享。

KANC实验室参访

于历史博物馆合影

 
 

~ 诺贝尔化学奖得主.李远哲院士(前中央研究院院长)专访 ~ 【三之一】

 

【前言】

 

光电所所讯为扩大人物专访之视野,于2008年9月11日由光电所所学会会长刘光中、副会长江宏礼,及所讯编辑林筱文前往中央研究院原子与分子科学研究所,专访国内外行程忙碌的诺贝尔化学奖得主、前中研院院长李远哲院士。访问内容广含生活、教学、研究,及李院士对光电产业的看法与对台大光电所同学的勉励。经过反复琢磨,并承蒙李院士于稍后数月的百忙之中拨冗指导,我们将为时两小时之现场访谈内容以文字方式忠实呈现,自本期开始将依主题分次于三、四、五月之中文版所讯上完整刊登。

 

 

(2008年9月11日摄于中央研究院原子与分子科学研究所)

 

 

    ★ 在访谈的一开始,我们先请李院士简单分享了卸任中研院院长以后的生活……

 

问:首先我们想请院长跟我们分享一下比较轻松的话题。我们知道您从中研院院长卸任已经近两年了,我们想知道院长在这两年来生活重心是不是跟过去有很大的不同?院长您现在忙些什么?

 

答:我以为卸任之后会有很大的改变,我常跟我太太说我一辈子都没有陪她,一起陪她到世界各地稍微走一下,但是我卸任之后还是非常忙碌。一方面是跟研究有关的,我现在办公室一个在这里,另外一个在基因体中心,基因体中心他们在作质谱仪的发展工作,尤其是大的生物分子的质谱仪,最近在这方面花了不少心血。我上个礼拜才在Berkeley给一个演讲,为了这个演讲,一个多月以来,日以继夜地工作,晚上睡得很少,花了很多的心血,努力想了解到底为什么这么久了有些事情还不了解。所以整个说来就是还没有轻松下来。去年有一次到希腊开会,跟我太太有四天的假期,在希腊的小岛上走走,最后一天我太太还说:「远哲你说要陪我度假,但是你心不在这里耶!你的心还在想着很多跟科学有关的事!」所以这方面我还是没能真正卸下来。不过,我这十几年来,也很关注国际学术交流或者是国际学术事务,尤其是科学家在想解决人类面对的困境,像能源环境的问题,或者是科学家经过科学的交流使世界带来和平,譬如说中东以色列犹太人跟阿拉伯人之间的事,或者是我每年都到京都参加一个科学技术与社会的论坛。我学化学,也常到美国化学学会参加会议。今年夏天,就是上个月,我到印度尼西亚峇里岛(Bali),参加亚洲科学营做学术演讲与学生们交流,这个科学营我是主办主席。可见我在国际学术事务上也是非常忙碌。所以这将近两年的时间,紧张忙碌的生活倒是没有看到多大的改变。不过老实说有一个较大的改变,我1994年回来到卸任的十二年半,因为非常忙碌,每天两点钟才睡觉,八点钟左右就起床,有时候半夜醒来就睡得更少,所以每天睡不到六个小时;现在晚上一点钟就上床,不用等到两点钟,所以睡眠的时间是稍微多了一点;有人看到我说你精神比较好,我说是啊,最近睡眠的时间是增加了一些。我回到这里之后,我一直说要在过年的时候到迪化街走走看看,也许到龙山寺看看;我还没到龙山寺看过,以前在我学生时代住在第八宿舍的时候,在龙山寺的后面当家教,所以常常骑自行车,花一个多小时骑过去,教书回来的时候肚子饿,龙山寺前面的摊子在卖鸡腿等香喷喷的东西,那时我从来没有停下来吃任何东西,大学的时候这样来回跑,但是我还没进龙山寺去看过;回到台湾这14年一直说要看要看,可是还是没有。(所以说院长到现在生活还是很忙碌?)是很忙碌。(那院长您不会觉得时间不够用吗?)是不够用!虽然时间不够用,但是一天只有24小时,就这样一天一天过,我每天晚上睡觉之前还是要整理每天做的事,但最重要的是思考「明天怎么走?将来怎么走?」。那么你如果问我比较大的压力是什么?我常常到世界各地演讲,有些是学术演讲,有些是比较哲学性的演讲;可是每次讲完了之后,就开始看我下次演讲在什么时候?下个礼拜在哪里?是针对高中生讲呢?大学生讲呢?或者是讲我的专业?所以我常常在准备演讲。

 

  ★ 那么,我们很好奇,李院士学生时代喜欢运动(棒球、桌球、网球),而今在忙碌的生活中,有什么样的兴趣、嗜好,或从事哪一类的休闲活动呢?

 

问:这样子院长您在忙碌的生活中有办法安排一些休闲活动吗?

 

答:倒还有,如果我没出国的话,每个礼拜打两次网球,晚上八点半打到十点钟,一个半小时,至少打两个set的网球,你们几位打网球吗?(有,有在打网球,比赛也看了好几年,有在关注网球。)有看过卢彦勋他们打球吗?(是,我看过,像去年台北市杯在台大网球场的时候。)跟大陆比赛的那一场?(是,可惜最后好像还是输了……没有啊!(只赢了两点……第三点也赢啦!是卢彦勋输了,他在教练面前哭了,但是王宇佐赢了,所以我们是赢了。(第二天后来有事就没有来看……没有来看是不是?最后一点是王宇佐打赢了,不过卢彦勋今年到Olympic,第一个碰到的叫做Murray,英国人,卢彦勋把Murray打下来,他(Murray)世界排名第六,这次他是在美国公开赛得到第二名。

  我们知道李院士热爱网球,亦有多次与卢彦勋球叙,对于网球这项运动帯来的感受是否可以请李院士跟我们分享呢?

:那可以请院长分享一下跟卢彦勋球叙的一些有趣的事情吗?

 

卢彦勋、王宇佐,我回国之后认识他们,他们才只有10几岁,现在25岁,所以至少是十多年前的事。那时候,我参加一个小区网球比赛的时候,修德国小的林前校长,带着卢彦勋说:「他跟王宇佐这两个人很有希望,希望到国际场合里面去参加比赛磨练。」那么他说他们没有经费,所以我就从那个时候开始帮忙找经费给卢彦勋、王宇佐。后来也认识了詹咏然,我第一次看到她也是她14岁的时候,她妈妈说她在台湾打球打得很不错,她说她希望到国际比赛,所以刚开始的时候我就找人家资助她,所以这几个人是我曾经帮过忙的人。不过你知道像卢彦勋打到现在这个阶段,打到世界排名100名之内,这是随时都可以把前面排名1到10的人给打下来,他们打球真的是非常精采,球速很快很精准;上个礼拜五我跟他一起打球,他跟我打双打,他是我的partner,所以所向无敌,通常跟喜欢打网球的人说我曾经跟世界百名之内的好手打过球,他们就说:「哇!」,会很羡慕的。(所以其实院长还蛮常有机会跟卢彦勋他们球叙?)是,以前詹咏然他们回来的时候每次也都来找我跟他们打球,现在他们比较忙,都在外面。(他们私底下有没有比较有趣的一面,就是我们在媒体或者是公开场合没有看到的?)以前打棒球的很多选手啊,在打球的时候就养成坏习惯,因为你打得好,人家就会宠坏你,所以棒球队里有不少这样的例子,还没有变成真正的大明星就养成不好的习惯,有些人就很骄傲或者是怎么样。但是网球队这些人没有,卢彦勋、王宇佐他们都非常成熟;所以台维斯杯这次跟Australia在高雄打的时候,就是今年旧历年那个时候,或者是上一次的公开赛,卢彦勋打到冠军,他拿起麦克风,他在感谢他的父母亲、教练和所有帮过他的人的时候,我就很高兴地看到一个小孩在国际争战之后变得那么成熟,拿起麦克风之后滔滔不绝讲了很多他自己的感受。卢彦勋有个德籍教练叫做Dirk,这个人我是非常佩服的,德国的国家选手很多都是他培养出来的,他以前看到卢彦勋就很喜欢他,所以卢彦勋和王宇佐一直是他们带着的,他跟卢彦勋和王宇佐常常说:「打球啊,是短暂的。你可以打到30岁、35岁,国际比赛到35岁,今年有人34岁出来比赛,打得还不错,但也就是差不多了。但是做人是一辈子的事。」所以Dirk常常告诉他们,要顶天立地做一个人,所以我非常喜欢这个Dirk,他对网球队会细心培养,所以你看他们两个打球,他不会摔拍啊,还是很有修养的。

 

  ★ 结束了轻松的话题,接下来,我们想请长年研究光化学交互作用的李院士就光电技术在化学领域的应用,跟读者们聊一聊他的经验与看法……

 

:院长从事交叉分子束的实验,这是大家都知道的;主要其中有一个很重要的机制,就是用 激光去做激发这个工作,那由于刚好我们的所长也是做激光这一块,所以之前我们在开会的时候他就非常想要请教院长,院长在Berkeley用的 激光跟到台湾来有没有什么样的差距?身为一个光电所的学生或者是教授,我们应该去做哪些努力?

 

很多做研究跟做学问,物理、化学、光电这些,通常都是分不开的。你知道我到Berkeley做的论文是什么呢?是光电效应,是把一个原子激发到激发态经过分子的碰撞,怎么样产生离子,这离子是化学键形成时候的能量把电子打出去,那个时候大家对这个不懂在了解,以为是电子从一个原子跑到另一个原子产生ion pair,所以我做的实验是气相的光电效应,化学键的形成跟电子的产生,然后决定离子化学键的强度,所以我一开始其实就做光电的研究工作。但到后来,我用的 激光就越来越多,先是了解光分解,尤其是有一阵子红外激光变得很强之后,多光子的解离这个问题我跟我们加州大学物理系的沈元壤教授的研究团队,一起真正了解多光子解离的机制,怎么样在不同的 激光的intensity,把一些不同的量子状态的分子激发到continue之后,怎么样把它继续激发,在这过程中分子内能量的传递,跟到后来分子分解的时候,在激发跟分解的竞争影响分子分解的机制等。这些是我们在分子束里面,单一分子,做的研究工作,这是蛮重要的工作。所以我们开始,从单光子的分离,进入多光子的分离。我们学了很多这样的工作之后,就想到液态里面H3O+水融合多聚体的构造,可以经过游离的H3O+与水聚合物的红外吸收光谱来了解,这光谱很不容易做,因为把离子与水分子的聚合物用质谱分离后就没有几个,根本量不到吸收光谱,那时候我们就想到多光子解离的方式,可以检测聚合物有没有吸收红外光子,所以常常就会有一个研究接着一个研究的发展,就有关联性。我们发现了一个新方法之后,就发现这个可以解决另外一个问题,所以我们 激光就用了很多很多。当然,我到柏克莱当研究生的1962年,我做的这个光电效应,那时候没有 激光,所以我要用一般光源,用单光仪(Monochromator),把它分光之后,做的研究是很辛苦的,后来发展出来的 激光,尤其是dye laser可以tune波长,后来就有强光,像TEA laser、excimer laser,这些就慢慢发展出来。紧接的来的就是short-pulse laser,如nanosecond、picosecond、femtosecond与attosecond lasers。所以你如果问我说,最近有甚么不一样的,我说最近这几年,很多人就是用femtosecond或者是attosecond laser,在做这个电子激发后的dynamics,另外就是用short-pulse laser产生harmonics,所以在桌上型的激光便能产生X光,soft X-ray。最近有很多人在做这样的工作,很强的强光把它交聚在一点的时候,就产生harmonics,我们这里一个汪治平教授,他们在做10 Terawatt laser的设备。除了laser的pulse越来越短之外,有更多种laser买了就可以用了。以前很多人较辛苦的就是做laser的制造,你可能自己要set-up laser才能动手做研究。

   那么,李院士对台湾目前光电教育的范畴或是研究方向、成果,或是现阶段台湾光电产业的发展,有什么样的见解呢?

问:接下来,我们想问一些跟研究所比较有关的问题。像以光电所本身而言,它在台湾的密度是比其它国家要高非常多,那恰巧光电产业也在台湾而言,扮演着两兆双星的角色,包括半导体制程跟面板。是否能请院长对于光电所在台湾这样的密度,从教育的结构,或是从国家产业的结构,还有未来的发展,作一个comment

 

答:是,我可以做一个比较一般性的comment,再谈到比较深入的问题。前几年我被邀到台积电演讲,整个讲堂里面坐了一些年轻人来听我演讲,这些年轻人也许可说是台湾理工科毕业的学生里面的菁英,被吸引到那里工作。我常到各个地方演讲,还很少看到,那么多眼睛亮亮的、想了解东西的很好奇的年轻人坐在那里。那时候就很兴奋,台积电竟然吸引了这么多有好奇心、好像有探究心的年轻人。后来我跟张忠谋张董事长谈到说,其实他们做的研究工作,或许并不是很高深的研究工作,他们很多都是在技术上求改进,对于真正新的技术,他们没有在投入的很多;所以那时候我也跟他谈到说,你看那些年轻人,其实那里面一部分的人,应该在大学里面作研究,应该是专攻博士学位,后来在研究机关里面,做前瞻性、尖端性的研究;但是我们的产业啊,因为他们赚钱多,吸引了很多人。所以我们现在以研究性大学来说,像台湾大学就是很不正常的,一个台湾最顶尖的大学,收这么多硕士生,比博士生多这么多,然后每天为了工业界在供应这些以后从事产业方面工作的人,然而真正要做研究工作的人,普遍不多。物理系、化学系都是一样,他们在研究所待了两年之后一窝蜂地就走了;以前我告诉他们说:「你不错喔,你应该好好做研究。」他就说:「你看我表哥,他大学毕业之后到美国留学,念了四年,后来做两年的博士后研究,六年后回到台湾来当教授,薪水没有我一半耶!」他那时候在念硕士,他要到台积电做事,他就说:「你看,做了六年,很辛苦的,他没有我薪水的一半,我如果把股票分红也加起来的话就不只他的两倍。」这里谈到说,我们的产业结构,创造两兆双星产业,就是面板跟电子,吸引了很多的人,这个对整个社会讲是好事,就是在台湾接受教育,能够在台湾找到好的工作,是好事啊!但是呢,因为他们薪水很高,吸引了太多精明能干的人,导致冷落了我们应该多做创新研发工作,这是我比较担心的。所以你看我们的面板,我们的面板技术,比起日本、比起韩国是落后的,所以我们常常听到有人说,好像一部汽车上了一条高速公路之后,路只有一条没有出口,只能往前走;所以他们很大的矛盾是,赚了钱就投资做下一代的设备,一直投资比赚的多,后来生产过剩,就亏本了。今年赚很多钱,明年可能就亏本,台湾面板工作已经开始在亏本了;那么有一天,有人说,我发明了一个更简单的方式可以做更好的面板,这些目前的设备大半都不要了,那么投资那么大的设备完全就会落后了。所以不只是面板,台湾的研究工作不提升是不行的。所以如果你看到很多精明能干的学生,没有留在研究机构里做研究,而都去做生产赚钱的工作,这可能是不好了。所以我现在在台湾,看到台湾科技的进展,很欣慰,确实台湾进步了很多,老师做的研究工作啊、学生论文的素质也提升了很多,但是我一直也担心,别的国家进步得更快的话,我们毕竟还是会落后的。(院长,您提到的这个问题,在光电所就有明显的情形,像是每一年博士班招生时都会发现,我们很多的硕士毕业生,没有打算留下来继续在博士班成长,我们开出了一定的招生名额,但是来报名的人数不多,使得录取率偏高;所以院长也观察到这样的现象,觉得这样是不太好的?)前两年半导体景气不好的时候,倒是到研究所念书的人数增加了。1955年我进大学时,有两个特点。第一个,在威权统治之下,像我有崇高的理想,但也是非常叛逆的人,妈妈一直担心我会被抓去枪毙,这是很令她担心的一件事;第二个是,那时候经济非常困难,每个人薪水也很低,我们在大学里面,每个礼拜才能吃一块肉,或是一颗蛋加菜,每天吃冬瓜跟海菜,天天几乎都一样,有时会吃到中央市场卖不出去,快要变不好的鱼就算不错了。而且台湾的学术水平也不高,因此毕业后大家都一窝蜂走了。所以前几年有一天我到纽西兰开会时,纽西兰的女总理,叫Helen Clark的,她非常羡慕台湾的半导体产业、高科技产业的发展,她也知道这个产业的发展,跟1980年开始的很多回国的学人很有关系。她就问我说:「李教授,你们在四、五十年前,是哪一个国家的领导人,有这么大的远见,把所有的学生都送出去国外留学?」我说这不是远见,这是非常凄惨的一件事,大家都逃走了!我说现在台湾情况不错了,但是学生出去的就少了,反而是有另一方面的担心。(对啊,所以现在是产业界有很大的吸引力,院长您觉得,学校这边应该要怎么因应?)大学薪水要加高,而且工作条件要改善,使年轻人看了之后,觉得产业界是一条路,但是呢,做学术工作也是另一条路。(所以是学校的内部应该要提高自己的吸引力?)不然住在台北,现在房价一直在涨,有几个大学教授从国外回来可以买得起房子的?没有啊!所以我们就拼命要盖宿舍,给他们住,不然他们付不起的。(所以说是这样的问题的话,应该是以学校这整个行政的单位来改善这个环境,因为院长您刚刚提到的,就不是只有改善学生的部份,还有连老师的部份也要提升才有办法?)是,要全面地来改善,所以这就是为什么五年五百亿一直要投资到研究性大学;五年五百亿是有些效果,但还不是那么全面的。所以我在1994年回来了之后,第一件做的就是,我到企业界募款之后成立「杰出人才发展基金会」,很多优秀的年轻人回来,就能补助他们小孩子上学等等。

   李院士很关心研究所教育的问题,那么李院士认为,研究生对自身该有怎样的期许?博士生与硕士生分别有何阶段性任务?

问:请问院长,研究生应该对自身有怎样的期许?麻烦就博士生跟硕士生两方面,来跟我们分享一下,有哪些阶段性的任务?

 

答:其实到了博士这个阶段,应该是能够自己不依赖教授,而是教授给一个题目之后能独当一面地学习解决一些问题的阶段。但是在硕士的阶段,往往还不是这样子,还是要在老师提携下,再从事这些研究工作。但是我常常觉得,当然这是我自己的经验,不能一概而论,我因为高一的时候,曾经得了一场病,休学了一个月,那时候我一直在想,人活在这世界上到底是为了什么?人生的目的是什么?我想了很多,一个月过了之后,有了很大的决心,我不再受学校教育的摆布,我不受我们环境的束缚,我也不受父母太大的影响,我说我要自己做主人,所以到了高中二年级的时候,我一直说,我是自己的主人,我到学校,学一些东西,学校能教给我的很好,但是我要学的可能不只是学校教给我的这些,所以那时候我非常主动。我离开中学来到台大的时候,我人生只有两个愿望,一个是希望成为好的科学家,希望能够为人群社稷做贡献,另一个就是我希望能够找到志同道合的人,改善我们的社会。只怀抱着两个志愿就走进了台湾大学。到了台湾大学,我决心要成为一个好的科学家,我要学化学,要成为好的化学家,所以我第一个问题就是问很多比我年长的学长:「如果我在系里面选这些课好好念的话,能成为好的化学家吗?」我得到的答案是否定的,他们都说不可能,我说为什么不可能,他们说化合物本来就是原子,或可说是建构原子的原子核、电子组成的。而20世纪对这些微小的粒子的运动有很好的掌握,你如果需要好好了解化合物的构造、合成或它的反应,应该从量子力学开始学,然后用热力学或统计力学,把微观现象跟宏观现象连接起来,化学的研究以物质为对象,所以你也要了解电磁学,你如果成为实验科学家的话,还得学电子学与电子学实验,我的学长们接着说,但是化学系这些课都不教,他还说你如果要真正成为一个杰出的学者,要多学几种外文,会讲日文、国文、英文跟德文还不够,要学更多的语言。他们讲了一大堆,我就说:「那你们都学了吗?」「我们哪里有时间学这些?」所以我们一进来就看到矛盾,矛盾就是说你走进化学系,好好地念你也不会成为一个好的化学家,已经天注定了,你就是不会变成一个好的化学家。所以那时候我就下了决心,跟一位比我大两岁的张昭鼎学长说:「那我们这暑假就不要回去,就住在宿舍里开始学热力学。」我真的是在大学时下定决心,有系统地与一群同学们组织队伍学了热力学、量子力学、统计力学,到物理系也学电磁学、电子与电子实验,在外文系学了两年俄文。所以我到大学毕业的时候,大一的时候学长们说的要成为化学家需要学的基础的学问,我都学了,那时候我可能是唯一一个,在化学系里面,学那么多物理的学生。这是我在大学学习的过程,我那时对追求学问的热忱与努力是很多人难以想象的。我那时候就说,我要掌握自己的生命,我那时候如果胡里胡涂地要变成好学生,每个课都考九十几分,或许就真的成为一个”好学生”,但是我就是不要当”好学生”,我要当好的科学家,这是不一样的。后来我到清华大学念研究所之后,到了柏克莱加州大学念博士,这个时候才发现,毕竟在国际一流的大学,研究的境界是很不一样的。我到加州大学碰到一位老师,他就谈到一些与我刚才讲的,光电、化学反应,能量跟光电效应有关的一些问题,并告诉我一个原子接受光子达到激化态后,经过化学作用,可以踢走电子而产生离子,他说这机理没人知道,你来解决,我就问说怎么着手,他笑着说:「远哲,我真的不晓得,我知道怎么做的话,我早就做了。」然后他每次看到我就说”What's new?”,我就说我昨天做些什么、找到哪些东西,他就说”What are you going to do next?”,我其实很不习惯的,就说我要怎么做。头一个月我跟我太太说,奇怪了,我在高中的时候,老师什么都懂,大学时问教授,他偶尔会说:「远哲你还年轻,还不必懂这些。」后来我知道老师并不懂;到了加州大学之后,老师给我题目,每次跟他讨论,他就说,我真的不懂,我懂的话早就做了,我就说我父母亲给我钱买机票到美国来,结果老师什么都不懂,似乎有点不对。但是呢,至少他把我带到知识的最前缘,这些以前知道的,这些以前不晓得,让你去摸索。很有趣的是他每次都问”What's new?”、”What are you going to do next?”,经过两年这样子走下来之后,后来我发现每次他到实验室时,我告诉他的事情愈来愈多,愈来愈详尽,我告诉他我做了什么,为什么这样做,得到这样的结果,然后要怎么做。我就感觉奇怪,好像他是我的学生,我到美国来,好像收了一个美国的大学生,每天都在告诉他,我为什么这么做、为什么那样做,两年过来了,他说你可以写论文了,你做得不错,我那时候就给他很大的抗议说:「我到美国来你没有教我什么,然后两年后,就说你可以写论文你可以走了?」我那时候很坦白地告诉他,我真的觉得很不可思议,他说:「不不不,这你不晓得,这两年之内你每天在摸索,你学会了怎么解决问题,也知道怎么样往前走。」他给我很大的鼓励,他说你如果要继续跟我做,我非常欢迎你,留作博士后的研究员,他要到英国度假,他说他有很多钱,你可以做你喜欢做的事,也照顾实验室内的年轻的同仁,那时候我才第一次想到,好,我可以用离子束与分子的单一碰撞,从它的反应前的离子与反应后的产物的运动轨迹来了解化学反应,所以以后的很多反应动态学的研究工作都是从那时候开始。不过,这实验很复杂,必须建造一部新的仪器,那时候我真的是学了很多,从仪器的设计到工厂的加工,一年之内就建造了一部全新的机器,真的是日以继夜地努力过每一样事情,从机械工厂的车床工作,到仪器设计要画的图,包括焊接的程序,哪个先开始焊,与加工程序,每一个尺度精确度要多少,都得详细探讨、明白指定。也学了很多各种质谱仪的设计与建造。在加州大学的罗伦斯国家实验室,有很好的环境、很多优秀的工程师,我就在那儿学了很多做研究的方法与技术。我讲了这些话只是说,像台湾大学其实懂得物理、化学或者是工程的好教授其实很多,如果有学生说要成为好的科学家,在光电方面,要学点东西,是可以跟很多人谈,谈材料、或者是很多基本的物理,主要是要靠自己。我常对年轻人说,你早一点掌握自己的生命,成为自己的主人,那你就会走得更远。最糟糕的是每天到实验室里面,说老师上个礼拜叫我做什么,我还没有做完,就继续不断地做,然后交差了,老师说:「你做得不错,你为什么不做这个?」你又继续不断地做,做了四年三年,博士论文写完之后,路上碰到你叔叔,叔叔说:「你得了博士论文以后呢?」「我不晓得,我还没有想,我忙着替老师做实验,我还没有想到将来的问题。」那是最糟糕的事,在美国是常常看到这样的学生。我是比较幸运的,我的老师每次都说他不晓得,所以我学了很多。(所以院长您觉得其实不管是在哪一个阶段,不管是在博士班或是硕士班的阶段,最重要的都是先问自己想要得到的是什么,对不对?)是啊,自己要怎么走,而且要自己不断地学,不断反省,自己走的路对了吗?所以立法院常常说我们预算执行不力,可是我们做研究工作,常常说,好,我要做这个,结果做了两三天或几个星期之后,觉得这个想法不对,根本走不通的,原来的假设是不对的,但是你不做也不晓得,你原先的想法并不对,不对就要改嘛,现在要改的话,就要改变预算,或者是大仪器采购要改的话,要经过再审查,要拖很久,所以他们就说预算执行不力,明明是为国家省钱,还要责罚他们预算执行不力,这里面是有很多很多的矛盾,其实对科学的研究真正了解的人毕竟不多。不过每个学生到了大学,大学应该是自我学习的地方,自己学不要靠老师,好的老师当然是很好的,不过老师可以当作是讨论的对象,没有一个人可以凭借上好的课就变成一个伟大的科学家。

 

【 精彩内容,下期待续~】

 
 

Characteristic Investigation of 2D Photonic Crystals with Full Material Anisotropy under Out-of-Plane Propagation and Liquid-Crystal-Filled Photonic-Band-Gap-Fiber Applications Using Finite Element Methods

Professor Hung-chun Chang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 张宏钧教授

To effectively investigate the fundamental characteristics of two-dimensional (2D) photonic crystals (PCs) with arbitrary 3D material anisotropy under the out-of-plane wave propagation, we establish a full-vectorial finite element method based eigenvalue algorithm to perform related analysis correctly. The band edge diagrams can be conveniently constructed from the band structures of varied propagation constants obtained from the algorithm, which is helpful for the analysis and design of photonic band gap (PBG) fibers. Several PCs are analyzed to demonstrate the correctness of this numerical model. And the validity of those for the most complex PC with arbitrary 3D anisotropy is supported by related liquid-crystal-filled PBG fiber mode analysis, which demonstrates the dependence of transmission properties on the PBGs, employing a full-vectorial finite element beam propagation method (FE-BPM). (Optics Express, vol. 16, no. 26, pp. 21355–21368, 22 December 2008.)

Fig. 1. (a) The unit cell of a 2D PC with triangle-arranged liquid-crystal-filled holes in the silica. (b) Schematic definition of rotation angles for the liquid-crystal (LC) molecule.


 

Fig. 2. (a) The cross-section of an LC-core PCF. The PCF is assumed to be made of chalcogenide glass with the cladding region formed by triangle-arranged LC-filled holes. (b) The schematic geometry of the core region for (a), which is also filled with LCs.

Fig. 3. (a) The effective index and (b) the confinement loss of the y-polarized fundamental mode for the LC-core PCF of a = 2.26 μm with six rings of LC-filled holes, as shown in Fig. 2, obtained using the FE-BPM. The solid lines denote the PBG boundaries derived from the calculated band edge diagrams. Different colors are used to distinguish the results for different orientations of the LC molecules.

 

 

 

 

 

Enhanced and partially polarized output of a light-emitting diode with its InGaN/GaN quantum well coupled with surface plasmons on a metal grating

Professor C. C. Yang and Professor Yean-Woei Kiang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 杨志忠教授、台湾大学光电所 江衍伟教授

The enhanced and partially polarized output of a green light-emitting diode (LED), in which its InGaN/GaN quantum well (QW) couples with surface plasmons (SPs) on a surface Ag grating structure is demonstrated. Compared with an LED sample of no (flat) Ag coating, the total output intensity of an LED of SP-QW coupling can be enhanced by ~59 (~200) % when the grating period and groove depth are 500 nm and 30 nm, respectively. Also, a bottom-emission polarization ratio of 1.7 can be obtained under the condition of 15 nm in groove depth.

Fig. 1 LED bottom-emission spectra of samples A,B,and C(500).The subscript b in a sample notation represents bottom emission.In the insert, the setup for angle-dependent LED output intensity measurement is schematically shown.

Fig. 2 Total LED output intensities as functions of injection current of samples A, B, and C series. In the insert, the polarization ratios of bottom emission in various samples as functions of injection current are demonstrated. The subscript s in a sample notation represents total intensity.

Fig. 3 Total LED output intensities as functions of injection current of samples A’, B’, and D(500). In the insert, the polarization ratios of bottom emission in samples B’ and D(500) as functions of injection current are demonstrated.

Fig. 4 Total LED output intensities as functions of injection current of samples E, F, and G(500), including its two polarization components of bottom emission. The spectra of the corresponding LED outputs of bottom emission at 40 mA are shown in the insert.


 

 
 

论文题目:二维各向异性光子晶体之特性研究与有限元素法建模分析
姓名:许森明  指导教授:张宏钧教授


摘要

为了研究各向异性 (anisotropic) 材料对于建构完整的能带结构所造成之影响,我们针对在光子晶体中的电磁波模态可以退耦 (decouple) 成横向电场与横向磁场模态之情况,先发展出一个以有限元素法为基础所建立的广义纯量式特征值算法来分析二维各向异性光子晶体的能带结构。

然后,在电磁波的传播方向平行于周期性平面之条件下,一个以有限元素法为基础的全向量式特征值算法更进一步被提出来针对具有三维各向异性材料的二维光子晶体进行能带结构分析。

最后,在电磁波的传播方向不再平行于周期性平面之条件下,我们亦展示了一个以有限元素法为基础的全向量式特征值算法,此算法可以为具有三维各向异性材料的二维光子晶体建构出能带边界图。

(图一与图二分别为具有正方晶格与三角晶格之二维光子晶体示意图,其中x-y平面为周期性平面,意即结构特性在此平面上具有周期性,而在z方向上为无穷延伸。)

Fig.1 Fig. 2
 
 
 

— 数据提供:影像显示光电科技特色人才培育中心.影像显示科技知识平台 —

— 整理:林晃岩教授、陈冠宇 —

光线在介质传播时是动量减少的

       光在透明的物质中传播时,其动量到底是增加或减少呢?这是个争议了一百多年问题,光在物质中的速度(c/n)比在真空中还慢,这是学过物理的人都知道的。在1908年德国数学家Hermann Minkowski认为在透明介质中,当光的速度减少,其动量应该增加;然而来年,德国的物理学家Max Abraham却宣称动量会随着速度的减少而减少。光在透明介质中传播的动量:Minkowski的版本nE / c;Abraham的版本E / (nc)。从一般物理定义来看,当速度减少时,当然动量是减少的,因此Abraham似乎是对的。不过 Minkowski是从量子物理的观点切入,认为当光的波长缩短(光在物质中,由于频率不变,速度减少波长就随之缩短),动量就随之增加。许多的理论论证多指向Abraham是正确的,但是多数的实验证据却较支持Minkowski。

       不过在实验上有一个很大的困难点,就是要如何认定光在透明介质中的动量。光在介质中复杂的动量传递会让人无法直接观察到光的动量,因而对实验结果的解释也会变得含糊不清,因此在实验上要小心将光的动量与物质分开来,并避免混入一些不必要的效应,例如热效应。因此观察介质与空气或真空的界面上的光动量变化成为比较可行的方法。根据Ashkin与 Dziedzic的论文,在介质(水)进入空气的自由界面,若依Abraham(或Minkowski)的理论将会观察到水面向外(或向内)的移动,而他们的实验结果虽偏向Minkowski的理论,但是在他们的实验中水面运动是会受到激光束强度梯度的影响。

       在2008年12月12日出版的Physical Reveiw Letters中,中国广州中山大学的物理学家Weilong She的研究群发表了一个简单的方法,可以直接量测到光从介质到真空中的动量变化。他们利用直径0.5微米,长1.5厘米的硅光纤设计了一个实验,由于硅光纤是固体但是却很轻盈,研究人员让光纤垂直垂吊着,并使用波长650奈米,270毫秒宽的脉冲 激光从上方打入光纤中。当脉冲光从光纤的下方出来时,若动量增加(依Abraham的理论),则会造成光纤反弹 (就像你一开始静止站在船上,然后往船外跳,你的动量增加,船就会被你往后推。);反之若动量减少(依Minkowski的理论),则会有一股拉力把光纤往下拉。结果他们观察到当脉冲光出光纤时,光纤是往后弯曲的,如图一,可见光在真空中的动量是比较大的,实验结果符合Abraham的说法。

图一、激光脉冲由介质进入空气,动量变大使得光纤弯曲的现象

研究人员更进一步利用较长的光纤以及980奈米的连续波半导体激光做了另一个实验,并用650奈米的 激光照亮光纤,也得到了同样的结果,如图二。他们看到光纤的尖端就像悬摆一样向旁边摆动大约30微米,其所对应的力与他们预测推算的值差不多(小于10-9牛顿)。他们也证明热效应在此实验中太小而不会影响到光纤的运动。

图二、连续波半导体激光也有使光纤弯曲的现象

英国University of Glasgow的Miles Padgett表示,其实还有很多原因会造成光纤弯曲。所以他认为这个工作对Abraham-Minkowski争议虽然是个非常有建设性的贡献,但似乎还无法让其画上句点。他表示,或许这个特殊的实验装置刚好比较接近Abraham,因为大部分的实验都比较支持Minkowski。不过,英国 University of Essex的Rodney Loudon却表示,先前的实验都是研究复杂的物体与光子动量的间接关系,相反的,She研究群的这个实验却能够量测到简单的物理量,并直接验证 Abraham动量,是值得肯定的。

资料来源:

“Observation of a Push Force on the End Face of a Nanometer Silica Filament Exerted by Outgoing Light”

http://link.aps.org/abstract/PRL/v101/e243601

Physical Review Focus: Light Bends Glass

http://focus.aps.org/story/v22/st20

影片连结:

http://focus.aps.org/files/focus/v22/st20/optical_fiber.avi

中文新闻:

http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2419

 
 
 
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