第七十七期 2012年7月刊
 
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發行人：林清富所長　　編輯委員：陳奕君教授　　主編：林筱文　　發行日期：2012.07.23
 
 
6月份「光電論壇」演講花絮（花絮整理：姚力琪）
時間： 101年6月1日（星期五）下午3點30分
講者： 高涌泉教授（臺灣大學物理學系）
講題： 愛因斯坦最初是如何想出狹義相對論與光量子概念的？
  高涌泉教授於6月1日（星期五）蒞臨本所訪問，並於博理館101演講廳發表演說，演講題目為「愛因斯坦最初是如何想出狹義相對論與光量子概念的？」。高教授本次演講內容大綱為闡述愛因斯坦在1905年關於光的兩件重要工作—狹義相對論與光量子假說—的研究思路，尤其是其動機與論證邏輯。本次演講面面俱到，與本所師生互動佳，本所教師及學生皆熱烈參與演講活動，獲益良多。
   

高涌泉教授（右）與本場演講主持人林清富所長（左）合影

 
時間： 101年6月8日（星期五）下午3點30分
講者： Prof. Asif Khan (University of South Carolina, Columbia SC, USA)
講題： Deep Ultraviolet Light Emitting Diode Lamps
  Prof. Asif Khan於6月8日（星期五）蒞臨本所訪問，並於博理館101演講廳發表演說，講題為 「Deep Ultraviolet Light Emitting Diode Lamps」。Prof. Asif Khan演講內容精彩，本所學生參與熱烈並踴躍提問，獲益良多。
   

本場演講者Prof. Asif Khan

 
時間： 101年6月15日（星期五）下午3點30分
講者： 郭成聰博士（行政院原能會核能研究所 ）
講題： 高聚光太陽光發電技術
  郭成聰博士於6月15日（星期五）蒞臨本所訪問，並於博理館101演講廳發表演說，講題為「高聚光太陽光發電技術」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動，郭博士演講內容豐富精彩，與現場同學互動佳，本所師生皆獲益良多。
   

本場演講者郭成聰博士

 

 
 
 
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

臺灣大學光電所 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.

 

 
     
 
 
論文題目：導模共振奈米光柵於光學感測之應用及其公差分析

姓名：饒智昇   指導教授：林晃巖教授

 

摘要

導模共振(GMR)奈米光柵(NANOGRATING)係近年來製造生物晶片的新興方法，開啟了下世代生醫感測發展的重要領域。為了確保其檢測之穩定性，可重複性，乃至量產之重現性，在這篇論文中，我們主要著眼於研究特定粗糙度(ROUGHNESS)對於導模共振奈米光柵分別在近紅外光(NEAR-IR)及近紫外光(NEAR-UV)波段操作下的影響。為此，本文所設計的導模共振奈米光柵不論是在近紅外光及近紫外光波段均擁有非常窄頻的反射式半高全寬(FWHM)之光譜響應，以增強的光柵表面感測的靈敏度；藉由待測生醫材料之披覆及粗糙度分形之疊加，所造成光柵結構折射率(RIU)的微量變化，引起反射光譜共振峰值(PWV)的飄移，達成生醫檢體濃度及粗糙度尺度的逆向推演與預測。

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.

 

 

 

論文題目：利用親水性質發展之自組式微透鏡與以離子導電高分子金屬複合物製備之低致動電壓可形變面鏡

姓名：魏祥鈞   指導教授：蘇國棟教授


摘要

我們利用了紫外線臭氧(UV/ozone)清潔機將SU-8負型光阻表面改質，產生週期性排列的親水性(hydrophilic)區域，將稀釋過後的SU-8光阻自行聚集，製作出自組式微透鏡陣列(microlens array)(圖一)。藉由外加電場可以進一步縮短焦距。同時精準製作在發光二極體(LED)上，增加提取效率及發散角。另外，由實驗室發展的雙層熱回流式長焦長微透鏡陣列，我們發展了更為靈敏、動態範圍更廣的薛克-哈特曼波(shack-Hartmann)前感測器。

我們利用了實驗室發展的微機電有機可形變面鏡(MEMS deformable mirror)，配合光學鏡頭元件設計了可變對焦平面的光學模組，搭配Tenengrad影像處理方法及百分率降幅(percentage-drop)方法組成的自動對焦演算方法，成功地完成自動對焦光學模組。另外，我們改採離子導電高分子金屬複合物(IPMC)，發展此材料的灰盒子理論，搭配有限元素分析(FEA)設計了低致動電壓及較廣的焦距變化的可形變面鏡(圖二)。

圖一

圖二
 

 
 
 

— 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、陳聖灝 —

流體光學：低成本簡單透鏡

眾所皆知地一小滴水便具有作為透鏡的能力。然而現今之流體透鏡仍須由多個光學元件組成，並使用殼狀結構來儲存構成的流體，且仍需使用驅動的方法來調整流體的形狀。加拿大英屬哥倫比亞省大學的Faqrul Alam Chowdhury和Kenneth J. Chau現今已發展出一種容易控制的簡單流體透鏡1。

水滴懸吊在微升注射器(microlitre syringe)與一金屬針尖之間(見圖一)。在表面塗佈矽油可預防蒸發並可包覆水滴以形成透鏡的外層。水滴的形狀可以透過改變金屬針尖端和微升注射器間之間距以及水滴的曲率來控制(見圖二)—尤其是在垂直方向—可以透過改變表面張力來調整。因此，該透鏡具有寬廣可接受角度、短焦距和寬廣可調範圍。

圖一、金屬針尖接觸水滴底部，懸吊在微升注射器下 (b) 以油包覆的水滴系統[1]

一般水滴主要會因為兩個效應相互競爭而形成橢圓的外型。對小體積水滴來說，小水滴沿著注射器的軸附著導致成扁圓橢球形狀。至於更大體積的水滴，較強的重力產生扁長的橢球形狀。水滴形狀的橢圓率導致在水平與垂直方向有不同的焦距長度。因此在固定尖端和注射器之間距離的條件下，僅存在一水滴體積具有相同的二個焦距，可使得圖像被放大且沒有形變。

研究人員將他們的水滴透鏡操作在反射和穿透照明模式之下，當作顯微鏡中可調整的放大元件。他們可得到從37~47倍的放大倍率，對應在視野上之變化為170~120微米，且焦距大約為1毫米，此焦距小於其他已經實現出來的流體透鏡。圖像顯示可達微米尺度的解析度，其放大倍率的變化與影像品質已可與傳統實驗室等級的顯微鏡相比。

研究人員表示使用這種近似方法去實現一個較長共同焦距的大型透鏡將是一個重大挑戰。然而，這項技術雖然受限於它的低機械穩定和控制程度，卻允許透鏡在需要時被創造以及使用後丟棄浪費少量材料，也許因為便宜、簡單可用於已建立的方法之替代方案。

圖二、藉由改變金屬針尖與微升注入器之間距調整透鏡形狀

 

1 [fluidic lens(流體透鏡)翻譯採自成功大學論文題目英譯 http://etds.lib.ncku.edu.tw/etdservice/view_metadata?etdun=U0026-2307201016112100]

英文新聞來源： Noriaki Horiuchi, “A low-cost simple lens,” Nature Photonics 6,418 (2012) doi:10.1038/nphoton.2012.156, Published online 28 June 2012.
參考網址： http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n7/full/nphoton.2012.156.html
論文來源： [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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