第七十七期 2012年7月刊
 
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发行人：林清富所长　　编辑委员：陈奕君教授　　主编：林筱文　　发行日期：2012.07.23
 
 
6月份「光电论坛」演讲花絮（花絮整理：姚力琪）
时间： 2012年6月1日（星期五）下午3点30分
讲者： 高涌泉教授（台湾大学物理学系）
讲题： 爱因斯坦最初是如何想出狭义相对论与光量子概念的？
  高涌泉教授于6月1日（星期五）莅临本所访问，并于博理馆101演讲厅发表演说，演讲题目为「爱因斯坦最初是如何想出狭义相对论与光量子概念的？」。高教授本次演讲内容大纲为阐述爱因斯坦在1905年关于光的两件重要工作—狭义相对论与光量子假说—的研究思路，尤其是其动机与论证逻辑。本次演讲面面俱到，与本所师生互动佳，本所教师及学生皆热烈参与演讲活动，获益良多。
   

高涌泉教授（右）与本场演讲主持人林清富所长（左）合影

 
时间： 2012年6月8日（星期五）下午3点30分
讲者： Prof. Asif Khan (University of South Carolina, Columbia SC, USA)
讲题： Deep Ultraviolet Light Emitting Diode Lamps
  Prof. Asif Khan于6月8日（星期五）莅临本所访问，并于博理馆101演讲厅发表演说，讲题为 「Deep Ultraviolet Light Emitting Diode Lamps」。Prof. Asif Khan演讲内容精彩，本所学生参与热烈并踊跃提问，获益良多。
   

本场演讲者Prof. Asif Khan

 
时间： 2012年6月15日（星期五）下午3点30分
讲者： 郭成聪博士（行政院原能会核能研究所 ）
讲题： 高聚光太阳光发电技术
  郭成聪博士于6月15日（星期五）莅临本所访问，并于博理馆101演讲厅发表演说，讲题为「高聚光太阳光发电技术」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动，郭博士演讲内容丰富精彩，与现场同学互动佳，本所师生皆获益良多。
   

本场演讲者郭成聪博士

 

 
 
 
Two infrared emission modes with different wavelengths and orthogonal polarization in a waveguide thermal emitter

Professor Si-Chen Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 李嗣涔教授

We investigated an Au/SiO2/Au waveguide thermal emitter incorporating a metallic grating embedded in the SiO2 layer (Fig. 1). The metal grating acts as a beam splitter, dividing the device into two waveguide structures determined by the polarization of the waveguide modes. The thermal radiation spectrum exhibits two peaks with orthogonal polarization (Fig. 2). The emitted wavelengths of the two waveguide modes can be adjusted by controlling the thickness of the SiO2 layers on both sides of the metallic grating (Fig. 3(a) and 3(b)). The emission peaks have ratios of the full width at half maximum to the peak wavelength of 0.057 and 0.05 for the TE and TM polarizations, respectively. These characteristics show the suitability of the device for multipeak and narrow bandwidth infrared light source applications.

Fig. 1. Schematic diagrams of device. (tilt view)

Fig. 2. The thermal emission spectra of the device. The black, green and red lines represent the unpolarized, TE and TM polarized radiation spectra.
Fig. 3. The relationship between the peak positions of WMs with TE and TM polarizations as a function of (a) the top SiO2 thickness, while the bottom SiO2 layer thickness is fixed at 400 nm, and (b) the bottom SiO2 layer thickness, while the top SiO2 layer thickness is fixed at 1400 nm.

 

 
     
 
 
论文题目：导模共振奈米光栅于光学感测之应用及其公差分析

姓名：饶智升   指导教授：林晃岩教授

 

摘要

导模共振(GMR)奈米光栅(NANOGRATING)系近年来制造生物芯片的新兴方法，开启了下世代生医感测发展的重要领域。为了确保其检测之稳定性，可重复性，乃至量产之重现性，在这篇论文中，我们主要着眼于研究特定粗糙度(ROUGHNESS)对于导模共振奈米光栅分别在近红外光(NEAR-IR)及近紫外光(NEAR-UV)波段操作下的影响。为此，本文所设计的导模共振奈米光栅不论是在近红外光及近紫外光波段均拥有非常窄频的反射式半高全宽(FWHM)之光谱响应，以增强的光栅表面感测的灵敏度；藉由待测生医材料之披覆及粗糙度分形之迭加，所造成光栅结构折射率(RIU)的微量变化，引起反射光谱共振峰值(PWV)的飘移，达成生医检体浓度及粗糙度尺度的逆向推演与预测。

Fig.1 Schematic illustration of the designed guided-mode resonance (GMR) sensor structure with a bio-layer, bio-liquid and SR in one periodic unit cell.

 
Fig. 2 ξ–σ diagram of reflectance at the designed PWV for random VSR. (a) TM and (b) TE polarizations with changes in correlation lengths ξ and root mean square of roughness σ.

 

 

 

论文题目：利用亲水性质发展之自组式微透镜与以离子导电高分子金属复合物制备之低致动电压可形变面镜

姓名：魏祥钧   指导教授：苏国栋教授


摘要

我们利用了紫外线臭氧(UV/ozone)清洁机将SU-8负型光阻表面改质，产生周期性排列的亲水性(hydrophilic)区域，将稀释过后的SU-8光阻自行聚集，制作出自组式微透镜数组(microlens array)(图一)。藉由外加电场可以进一步缩短焦距。同时精准制作在发光二极管(LED)上，增加提取效率及发散角。另外，由实验室发展的双层热回流式长焦长微透镜数组，我们发展了更为灵敏、动态范围更广的薛克-哈特曼波(shack-Hartmann)前传感器。

我们利用了实验室发展的微机电有机可形变面镜(MEMS deformable mirror)，配合光学镜头组件设计了可变对焦平面的光学模块，搭配Tenengrad影像处理方法及百分率降幅(percentage-drop)方法组成的自动对焦演算方法，成功地完成自动对焦光学模块。另外，我们改采离子导电高分子金属复合物(IPMC)，发展此材料的灰盒子理论，搭配有限元素分析(FEA)设计了低致动电压及较广的焦距变化的可形变面镜(图二)。

图一

图二
 

 
 
 

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

— 整理：林晃岩教授、陈圣灏 —

流体光学：低成本简单透镜

众所皆知地一小滴水便具有作为透镜的能力。然而现今之流体透镜仍须由多个光学组件组成，并使用壳状结构来储存构成的流体，且仍需使用驱动的方法来调整流体的形状。加拿大英属哥伦比亚省大学的Faqrul Alam Chowdhury和Kenneth J. Chau现今已发展出一种容易控制的简单流体透镜1。

水滴悬吊在微升注射器(microlitre syringe)与一金属针尖之间(见图一)。在表面涂布硅油可预防蒸发并可包覆水滴以形成透镜的外层。水滴的形状可以透过改变金属针尖端和微升注射器间之间距以及水滴的曲率来控制(见图二)—尤其是在垂直方向—可以透过改变表面张力来调整。因此，该透镜具有宽广可接受角度、短焦距和宽广可调范围。

图一、金属针尖接触水滴底部，悬吊在微升注射器下 (b) 以油包覆的水滴系统[1]

一般水滴主要会因为两个效应相互竞争而形成椭圆的外型。对小体积水滴来说，小水滴沿着注射器的轴附着导致成扁圆椭球形状。至于更大体积的水滴，较强的重力产生扁长的椭球形状。水滴形状的椭圆率导致在水平与垂直方向有不同的焦距长度。因此在固定尖端和注射器之间距离的条件下，仅存在一水滴体积具有相同的二个焦距，可使得图像被放大且没有形变。

研究人员将他们的水滴透镜操作在反射和穿透照明模式之下，当作显微镜中可调整的放大组件。他们可得到从37~47倍的放大倍率，对应在视野上之变化为170~120微米，且焦距大约为1毫米，此焦距小于其它已经实现出来的流体透镜。图像显示可达微米尺度的分辨率，其放大倍率的变化与影像质量已可与传统实验室等级的显微镜相比。

研究人员表示使用这种近似方法去实现一个较长共同焦距的大型透镜将是一个重大挑战。然而，这项技术虽然受限于它的低机械稳定和控制程度，却允许透镜在需要时被创造以及使用后丢弃浪费少量材料，也许因为便宜、简单可用于已建立的方法之替代方案。

图二、藉由改变金属针尖与微升注入器之间距调整透镜形状

 

1 [fluidic lens(流体透镜)翻译采自成功大学论文题目英译 http://etds.lib.ncku.edu.tw/etdservice/view_metadata?etdun=U0026-2307201016112100]

英文新闻来源： Noriaki Horiuchi, “A low-cost simple lens,” Nature Photonics 6,418 (2012) doi:10.1038/nphoton.2012.156, Published online 28 June 2012.
参考网址： http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n7/full/nphoton.2012.156.html
论文来源： [1] F A Chowdhury and K J Chau, “Variable focus microscopy using a suspended water droplet”, J. Opt. 14, 055501, 2012.
   
 
 
 
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