～ 台大电研所篮球队 花絮报导 ～

花絮整理：台大电研所篮球队队长曾廷恩

一、台大电研所篮球队简介

秉持着在作研究的同时，必须以身心健康为前提的理念，我们在台大电机研究所学群中，与一群志同道合的朋友组成了这支球队—台大电研所篮球队，包含了7位光电所研究生，及来自电机所、电子所、生医电子所、电信所的成员们。我们期许自己，在专业知识以外，可以用严谨、团结、健康的新价值观，成为我们往后不论是在学界或是业界的一大利器。在不干扰学业及研究的前提下，我们每周都会固定两次练球，期许自己可以在各大比赛获得良好的成绩，为校以及为系所争光，无论是在专业上和体育竞赛上皆能拥有傲人表现。

 二、2012学年度获奖成绩

★ 第25届全国大专院校电子电机杯联赛篮球锦标赛冠军

大电杯篮球是全国最大型的电类相关体育竞赛，今年第25届举办在南投暨南大学（http://www.wretch.cc/blog/eecup2013），光是篮球的参赛队伍，便有高达80队参加。台大电研所男篮经过2天赛程、8场激烈的比赛之后，顺利拿下冠军，为校争光。不仅拿到冠军奖杯，也获得许多赞助商「Nike」、「水瓶座运动饮料」、「篮球部落」的赞助。

得奖信息：出自Facebook粉丝团 http://goo.gl/MY02d

 

得奖信息出自大电杯官方网站：http://goo.gl/DDfB2

 

大电杯冠军的表现，也获得国内知名运动媒体「篮球大学CBT」、「运动主义」以及「篮球部落 DA VILLAGE」的报导（http://goo.gl/MY02d），文字稿摘录如下：

全国大电杯冠军出炉—「台大电研」！经过了两天的激斗，男子组冠军终于出炉啦！靠着优异的团队默契以及战术运用，没有抢眼明星的台大电研仍是击败众好手，一举拿下大电杯冠军，DV恭喜他们！

更有在线媒体将台大电研男篮精彩片段制作成精彩影片。

影片来源观看网址：https://www.facebook.com/photo.php?v=10151694262396514

 

★ 台大工学院暨电资学院篮球锦标赛：冠军、亚军

台大工学院暨电资学院篮球锦标赛（简称工院杯），是台大篮球竞赛中最重要的比赛之一，是规模仅次于台大杯的篮球比赛，这次比赛在工学院及电资学院总共20队的竞技当中，台大电研篮球队以2队参赛，分别拿下了冠、亚军。

得奖信息来源：台大批踢踢实业坊ptt.cc NTUEngSA广告牌  网址连结：http://www.ptt.cc/bbs/NTUEngSA/M.1363524824.A.E05.html

 

获奖照片：

三、成员名单

Professor Jui-che Tsai

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 蔡睿哲教授

We developed a microelectromechanical systems (MEMS) doubly decoupled gyroscope with a wide driving frequency range. The gyroscope (Fig. 1) increases the resonance bandwidths of both the drive and sense oscillators without sacrificing their Q factors. This bandwidth enhancement ensures good frequency matching between the drive and sense oscillators even if fabrication imperfections are present. Additionally, no in-operation frequency tuning mechanism is needed. The gyroscope can be driven at any frequency within the overlapping region of the resonance bands of the drive and sense oscillators. Experiments showed that the gyroscope driving voltage can be of any frequency within a ∼240-Hz bandwidth (Fig. 2). The wide bandwidth provides flexibility and ease of use. The device’s doubly decoupled structure minimizes the interference/coupling between the drive and sense units. Performance tests under rotation rates equal to or smaller than 18.71 rad/s showed that the gyroscope has a sensitivity of 4.28 mV/(rad/s).

© 2012 IEEE
C. W. Tsai, K. H. Chen, C. K. Shen, and J. C. Tsai, “A MEMS doubly decoupled gyroscope with wide driving frequency range,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 12, pp. 4921-4929, Dec. 2012.

姓名：庄家霖   指导教授：吴志毅教授

摘要

成功使用无毒性溶胶凝胶法制作出氮铟共掺杂P型氧化锌，利用铝Kα光源X光光电子能谱侦测氮1s轨域及二次离子质谱仪纵深分析氮元素皆显示氮已成功掺杂入氧化锌。对铝铟共掺杂的N型氧化锌薄膜而言，每一层薄膜涂布之后都重复第一道后退火可减少有机物残留的机会，减低杂质散射，有效提升电子迁移率。第二道后退火对电子浓度的主要贡献并非形成氧空缺或掺杂氢而是除去表面及晶粒边界多余的氧分子，我们发现氢氮混合气环境比真空环境去除吸附氧更有效率。 图一、铝铟共掺杂氧化锌比纯氧化锌吸附更多的氧，在氮氢混合气退火比真 空环境退火更有效去除吸附的氧。 图二、真空环境退火使铝铟共掺杂氧化锌电阻率改善一个数量级，氮氢混合 气退火则改善两个数量级。

论文题目：在严苛辐射与高温环境的前瞻光侦测器之物理与奈米材料设计

姓名：蔡东升   指导教授：何志浩教授

摘要

在光物理学中，光侦测是最基础的物理过程之一。而光感测的应用通常受限于光侦测器的表现。因为当前工业、商业与科学发展的大量需求下(例如飞行器的导航系统、动力引擎、国防太空与机械工程等等)，被操作在严苛环境下(如高温、高振动、化学侵蚀、高辐射)且具高稳定度的光感测或是电子感测系之要求就愈来愈重要了。故此研究计划希望利用宽能隙材料AlN来研发并制作可以耐高温与严苛辐射环境之深紫外光侦测器。 图一、在质子辐射下的AlN深紫外光侦测器示意图。 图二、a为AlN 紫外光侦测器在不同温度下的电压-电流(I-V)图， b为AlN光侦测器在不同温度下的光暗电流比，c 为AlN 紫外光侦测器在不同质子辐射剂量下的电压-电流图(I-V)，d为AlN光侦测器在不同质子辐射剂量下的光暗电流比。

— 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 —

浑沌帮助能量的储存

浑沌过程可以在动态系统中被观察到，它的结果会随着初始条件的不同而有很大的变化，1972年由Edward Lorenz 所提出「蝴蝶效应」的现象，之后陆续在各种书籍以及电影中流行起来。浑沌效应几乎在所有的科学领域中被提及；在光学领域中，例如当一道扰动的光经过一个充满非线性材料的共振腔，我们可以在此激光二极管的输出中观察到浑沌现象；还有，在高菲涅尔数(Fresnel numbers)的激光系统中，我们也可以在它的复杂时空型态(Complex spatiotemporal pattern)观察到浑沌现象。

一个具有浑沌现象的系统，它的结果是无法预测的，因此通常在系统中我们不希望有这种现象存在；然而，浑沌现象的一些特性对于改善光学系统的表现是有帮助的，例如：高维度光学浑沌中加入一个具有浑沌滤波性质的同步耦合振荡器，可以使得讯息以每秒Gb等级的速率在超过公里等级距离的光纤系统网络中作保密传输；除此之外，利用随机输出与应用适当的后制方法来操作激光，随机数产生的位元传输速率可以高于电子系统达到好几个数量级。最后，这种在非对称光学共振腔中的浑沌散射光之高乱度特性改善了微型共振腔激光的输出功率与光束的方向性。

现在，Liu等人在Nature Photonics中提出了光学浑沌的另一个好处 ：它可以提高藉由宽带光源激发的共振腔能够储存的能量，这个好处在两个光学领域中引起了很大的兴趣，第一个是高质量因子(通常定义为共振腔储存的能量以及共振腔消耗的能量的比值)宽带光学共振腔的开发，体积小、质量因子高、自由频谱范围大的微型共振腔对于开发低阀值微型激光、极小滤波器和开关与腔内量子电动力学实验等是非常关键的；第二个则是让我们更了解浑沌共振腔—此共振腔的光学模态不受限于传统规律周期轨道的限制，例如圆形共振腔的回音廊模态(whispering gallery modes，注1)，因此这种共振腔内的浑沌波有着非常多且复杂的光线轨迹，这种共振腔产生与动态台球的轨迹具有许多相似特性；也是一个探讨量子浑沌(例如浑沌穿隧)基本观念的极佳系统。

为了引进光学浑沌以及提高能量的储存，Liu 等人制作了许多变形的介电质光学共振腔，图1a为在一由在绝缘体上硅技术做成的平面光子晶体中的二维运动场型共振腔，研究学者设计此共振腔的几何形状和光子晶体的直径使它具有1500奈米的能隙同时还有大约400奈米的频宽，这种设计使得一个波长大约在1300到1700奈米的电磁波在此运动场型共振腔中不停地来回反射，后来Liu等人利用频谱分析的方法来量测输出中不同共振模态的谱线宽。

图1、运动场型光学共振腔的浑沌模态 a. Liu等人利用扫描式电子显微镜扫描出的运动场型共振腔图像；b. 几何光学中运动场型共振腔之浑沌轨迹；c. 方形与球场型共振腔的腔场模态谱线宽的统计分布图。

图1b所展示的问题是由Bunimovich首先做数学研究，其中，一道光以任一角度进入运动场型系统后会在边界处经过许多次反射，此种光线具有复杂的浑沌轨迹；有两个具有质量的小球分别以两个稍微不同的起始位置进入球场型系统中，经由一段时间后，这两个小球的轨迹将会急遽的发散，而这种系统可以由正的黎阿普诺夫指数(positive Lyapunov exponent)来描述(此函数定义了相邻轨迹的发散程度)，同样的，它也可以被描述为具有非零但有限的Kolmogorov–Sinai 乱度，考虑这种光学系统，它意味着运动场型共振腔相较于传统圆形或是长方形的共振腔可以有很大数量、生命期更长的光子共振模态，从耦合模态理论中我们可以发现共振腔中第i个模态的能量正比于光子的生命期如，是第i个模态的生命期，是此模态的逃脱速率，由于光子生命期与某一共振模态的谱线宽呈反比，谱线宽越窄的的模态场在运动场型共振腔中会比一般的方形共振腔的收集效果会更好。

经过许多次量测不同形状、截面积为400到1200μm²之共振模态谱线宽后，Liu 等人在此一变形共振腔中确实观察到有更尖锐的峰值，此外，他们还发现所有模态的谱线宽几乎都会收敛至某一特定值，在图1c可以明显看出来，此图说明了球场型共振腔与方形共振腔某一谱线宽值与其机率的分布图，相较于方形共振腔，浑沌共振腔的谱线宽会往较小的值偏移，这不只说明了共振模态的光子生命期的增加同时也说明了所有模态最后都会有几乎相同的生命期，因此，这些生命期长的模态对于能量储存上有着相同的贡献，而且在能量储存上比短生命期的共振腔有更好的效果，所以这些浑沌波帮助共振腔增加了储存能量的能力。以有限差分时域分析法可以估计出运动场型共振腔相较于传统共振腔有者将近两倍的储存能量的优点。

然而，这篇期刊介绍的应用层面不只在提高小型共振腔储存能量的能力，就像前面提到的，运动场型共振腔对于量子球台系统是一个很有用的模型，适用古典波动的时间无关的亥姆霍兹方程式(Helmholtz equation) 与适用量子粒子的稳态薛丁格方程式(stationary Schrödinger equation) 具有相似处，可以帮助我们探讨浑沌现象辅助下的量子效应，量子浑沌是一个有趣的研究领域，而且研究这些不同模态的生命期的收敛与它的量子对应将会是一个有趣的课题。

除了上述应用之外，此种浑沌共振腔也可以视为浑沌散射介质的一个例子，最近关于一任意排列金属圆锥微波的浑沌散射的研究有帮助于了解类似海浪碎波的高振幅波，碎波在光学里被报导起因于非线性效应中最近并且浑沌光学非线性共振腔建立关联，无论由线性系统产生的光学碎波是否可以表现出波的浑沌现象（就好像前述中微波浑沌的散射实验），都可以透过未来的浑沌共振实验来进行研究。