第102期 2014年11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:2014.11.30
 
 

本所12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

12/5 (Fri) Prof. J. E. Bowers
University of California Santa Barbara, USA
Heterogeneous Integration for Silicon Photonic Integrated Circuits 博理馆
101演讲厅
16:30~18:00
12/12 (Fri) Dr. Chia-Yen Huang
University of California Santa Barbara, USA
Development of InGaN-based Nonpolar and Semipolar Green Laser Diode (LD) in UCSB 博理馆
101演讲厅
16:30~18:00
12/19 (Fri) 冯哲川教授
台湾大学光电所
荣退演讲 博理馆
101演讲厅
16:30~18:00
12/26 (Fri) 濵口宏夫教授
交通大学应用化学系

待订

博理馆
101演讲厅
16:30~18:00

 

 
 
10月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2014年10月3日(星期五)下午4点30分
讲者: Prof. Franz Kartner (MIT, EECS, University of Hamburg, Germany)
讲题: An Orchestra of Light: Sub-Cycle Optical Waveform Synthesis and Controlled Electron Emission
  Prof. Franz Kartner于10月3日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。Prof. Franz Kartner本次演讲题目为「An Orchestra of Light: Sub-Cycle Optical Waveform Synthesis and Controlled Electron Emission」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

Prof. Franz Kartner(左)与本场演讲主持人孙启光教授(右)合影

 

时间: 2014年10月24日(星期五)下午4点30分
讲者: 汪治平博士(中央研究院原子与分子科学研究所)
讲题: 强场激光的原理与应用
  汪治平博士于10月24日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。汪博士本次演讲题目为「强场激光的原理与应用」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

汪治平博士(中)与本所吴肇欣教授(左)、彭隆瀚教授(右)合影

 

时间: 2014年10月31日(星期五)下午4点30分
讲者: Prof. Jean-Louis Coutaz(University of Savoie, France)
讲题: Terahertz Optoelectronics: Basics, Technology and Applications
  Prof. Jean-Louis Coutaz于10月31日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。Prof. Jean-Louis Coutaz本次演讲题目为「Terahertz Optoelectronics: Basics, Technology and Applications」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

Prof. Jean-Louis Coutaz(左)与本场演讲主持人孙启光教授(右)合影

 

 
 
     
 

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 ~

【之一】

撰文:光电所硕士班学生李伟任

我是参与2013/2014年欧盟光电硕士学程(European Master of Science in Photonics, EMSP)的学生李伟任,一开始先在圣安德鲁斯大学(University of St Andrews,以下简称圣安大学)修习光电课程,之后前往位于比利时布鲁塞尔的布鲁塞尔自由大学荷语部(Vrije Universiteit Brussel, VUB)做研究论文。最后一学期的研究论文是根据各伙伴学校:比利时根特大学(Universiteit Gent)、比利时布鲁塞尔自由大学(Vrije Universieit Brussel)、苏格兰圣安德鲁斯大学(University of St Andrews)、丹麦科技大学(Danmarks Tekniske Universiteit)、瑞士洛桑联邦理工学院(École polytechnique fédérale de Lausanne)、西班牙瓦伦西亚理工大学(Universitat Politècnica de València)所开出的研究主题与学生所填的志愿分配而决定的。我则是在布鲁塞尔自由大学荷语部(VUB)完成我的硕士论文。

圣安德鲁斯大学建立于1413年,是英语系国家第三老的大学,仅次于牛津大学与剑桥大学。圣安的校园与建筑散布在苏格兰东北方的一座靠海小镇,可谓之大学城。因为是大学城所以在镇上最常看到的就是一群又一群的学生们,还有过着悠闲退休生活的居民们。在圣安,居民们都非常亲切有礼貌,即使是不认识的路人,都会对你微笑或打招呼。而学生们总是有跑不完的Party以及各种社团活动,你会很有机会认识许多新的朋友,在圣安大学你也可以看到许多来自世界各地的学生,国际化程度不容小觑。虽然圣安大学在台湾或许听过的人不多,但在英国的知名度非常高,英国大学的排名中常常在前10名内,今年甚至是攀升到了第4名。另外因为圣安大学也是威廉王子与凯特王妃的母校,所以在世界的知名度也是不断攀升当中。比较特别的是,今年刚好是圣安大学600周年校庆,刚到圣安的时候,学校举办了许多庆祝600周年的系列活动,像是海边的烟火秀等。圣安对于新生的注册与报到程序都规划得非常完善,所以刚到新的环境可以很快安顿好。

圣安德鲁斯大学是一座历史悠久的大学,校园处处充满着历史古迹。

第二学期则搬到比利时布鲁塞尔进行硕士研究论文。布鲁塞尔是比利时的首都,也是欧盟的总部以及各机关之所在地,是一座非常国际化的都市。布鲁塞尔自由大学有几个校区,我在做硕士论文的期间都待在Etterbeek校区,这校区不大,但附近的生活机能非常好,因此生活上相较于圣安便利许多,但因为校园是在大城市的关系,人与人之间的距离比在圣安的时候较略疏远些。在VUB印象最深刻的是,他们的体育馆规划得非常棒,由外面的健身房进驻校园,且体育馆场地也非常大,因此对喜欢运动的学生是一大福音。我本身有在打羽球,上学期在圣安虽然也有打羽球,但是场地与练习的时间都相当受到限制,但到VUB之后,场地与时间也都充裕许多,因此更常会在休闲时间打羽球,此外因为第二学期没有修课,除了实验室的同学之外,大部分朋友都是在球场上认识的!【精彩内容,下期待续~】

VUB的体育馆,场地与设备都非常充足,是一个研究之余运动消除压力的好地方。

 

撰文:光电所硕士班学生陈井一

圣安德鲁斯(St Andrews)是一座位于英国苏格兰东海岸的古老城市。在苏格兰历史上是著名的城镇之一,更是中世纪苏格兰王国的宗教首都。因此,至今这座城镇仍然保留着中世纪的建筑风格。整座城市不大,要发现这城市的美,徒步是最好的方式。穿梭在这座古城,到处都是中世纪的建筑物,彷佛来到了电影里面才会出现的场景。正因为曾是宗教首都,中世纪教堂更是这古城的特色,建于1158年的St Andrews Cathedral就是其中一个代表。沿着North Street走到底端,就能发现这座雄伟的大教堂。

St Andrews市区仍保留着中世纪的欧式建筑物

St Andrews Cathedral

圣安德鲁斯更是一座大学城(University of St Andrews)。学校的行政中心、图书馆、系馆就散落在这城市之中。值得一提的是,圣安德鲁斯大学在台湾甚至亚洲地区,名声似乎不怎么响亮,听过的人不多。提到英国的大学,脑子里闪过的莫过于英国牛津大学(Oxford University)和剑桥大学(Cambridge University)。但对英国人甚至欧洲人来说,这是一所很有声望的大学,在英国历史上仅次于牛津和剑桥大学,而且更是苏格兰最古老的大学。去年2013年,正是圣安德鲁斯大学建校600周年校庆。学校最有名的传统之一便是大学生的红色长袍。在求学的这段日子,不时都能看到穿着红色长袍的学生穿梭在这座大学城。穿着红色长袍的学生还可以免费进入圣安德鲁斯城堡(St Andrews Castle)参观。

身穿红色长袍的大学生

这所大学之所以那么有声望不仅是因为其在英国历史上的重要地位,它更是红遍全球的英国威廉王子和凯特王妃相识相恋的地方。在North Street的底端就有一间著名的餐厅“The North Point”,打着招牌“WHERE KATE MEETS WILLS (for coffee!)”,吸引了不少客人。除此之外,圣安德鲁斯城镇也是高尔夫球运动的发源地,被誉为「高尔夫球之乡」。著名的高尔夫球场Old Course,除了是公开赛的比赛场地,更是许多高尔夫球迷来朝圣的地方。高尔夫球四大满贯赛事之一的英国高尔夫球公开赛就曾多次在这圣地主办。

The North Point

Old Course

另外,在这盛产苏格兰威士忌的国度,饮酒文化也是当地的特色。城镇里有无数家酒吧,无论是白天晚上都有人在饮酒。尽管如此,却不见街道上有乱丢的酒瓶。这里是严厉禁止在公共场所或街道上饮酒的,而且到了晚上十点,超市是禁止对外贩卖酒精的。就算在正常的时间想要买酒,也得出示证件证明你超过十八岁。因此,想要饮酒,最适合的去处就是酒吧。这城镇主要人口还是学生和老年人居多,人口组成不复杂,加上对酒精的管制,这座城市让人留下的印象是干净美好的。

这大学小镇虽然颇有名气,但因其地理位置偏远,假日的观光客并不多,至少不至于让整座城镇显得拥挤喘不过气。不像繁杂、热闹、脏乱的大伦敦,这城市给人的感觉是宁静、干净、悠闲的。冬天有阳光的午后,男女老少都会出来散散步、遛遛狗。城市里更不时有动物的踪影:海鸥穿越在上空,偶尔停留在绿油油的草皮踏步觅食;夜间里,野生的兔子会出没在花丛中;野鸭成群结伴地在池塘里悠游。这一幕幕的画面,都是每天上下学遇到的场景,让你不知不觉中,爱上了这座城市。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生林诗颖

EMSP提供一个很好的机会可以体验欧洲的生活和学习方式,特别是能在两个国家各待一个学期。第一个学期是在英国苏格兰的University of St Andrews,除了因为英国皇室而闻名外,它的物理、艺术、文学等也都相当优秀,因此吸引许多国际学生。St Andrews是一个位于苏格兰的临海小镇,充满了悠闲的度假气氛,不论是风景或是当地人亲切的态度,都会让人为之着迷。但初入陌生环境总还是会遇上几分不适应和小挫折,还记得第一天抵达英国St Andrews,疲倦的我们急急忙忙和时间赛跑,必须在店家打烊前采购一些必备的生活用品,走了二、三十分钟的路程才来到小镇的市中心,却在大包小包的回程遇上了莫名的滂沱大雨,又湿又冷地走在荒郊路上时,心里已经开始怀疑自己为何要来到这里了。St Andrews算是个大学城,除了市中心较为热闹、有许多店家外,其余地区几乎都是住宅区。那里的草地绿得发亮,在风的吹动下,看起来就像是毛茸茸的绿色大地毯,因此那里有着世界闻名的高尔夫球场。那里的房屋大部分都是一至二层的独栋花园矮房,周末时,常常能看见老先生、老太太在整理自家花园。走在街上,从窗外欣赏各户的室内布置是一大乐趣,木制的家具显得典雅、沉稳,不可或缺的是插上几株朴素的花来点缀,而暖黄色的灯光给予了温度,很难想象在这种高纬度的国家少了暖黄色的灯将会有多寒冷、孤独。或许因为是小镇,又或许是习惯这个学校里来自世界各地的学生,这里的当地居民都很亲切、和善,在路上会相视而笑,在公交车上也会攀谈几句,这些,对于显得格格不入的我们,多了几分感动和鼓舞。这样的田园小镇,无非是度假休闲的好地方,只可惜接下来几个月都要奉献给课业了。这里的学习是令人难忘的一段回忆,虽然忙碌却非常充实,特别在诸多文化差异下,更会让人进一步省思。

第二个学期来到比利时的根特大学(Ghent University),相较于University of St Andrews,根特大学属于和产业合作较密切的学校,由于第二学期无须修课,也有较多的时间真正认识这个城市、体验地道的欧洲生活。听闻比利时,其实除了首都布鲁塞尔外,对其他城市都很陌生,根特亦是如此。根特是一个拥有运河交织的古老城市,因此也被誉为「北方威尼斯」,而著名的美景即是夜晚时周围建筑倒映于运河上。对我而言,在根特的生活中,沿河慢跑是一个纾压、休息的好方法,特别是能够一边慢跑一边欣赏余晖、河景,抑或是踏在软木屑跑道上的舒适感,都会让人忍不住爱上在这个城市里慢跑。在市中心也可以选择搭船,沿着河道认识这个城市,听解说人员有趣的介绍。在这个古老的城市里,随处可见数百年的房屋建筑,若是仔细观察,便会看见许多房屋上都刻有自己的年份,像是随时以自己的历史价值为傲。在教堂、城堡附近的广场,三不五时会出现流动的市集,有趣的是,他们是来自欧洲各地的摊贩,并在欧洲各地巡回做生意,因此可以尝到邻近国家的当地食物,或是一些手工小饰品。由于根特属于荷语区,许多标语、包装都只有荷文和法文,对于荷文一窍不通的我,确实也带来许多不便,但若是于根特大学附近,大部分的店家都会说英文,最糟糕的情况,就是依靠翻译软件了。在实验室的学习相当自由,大部分都是和指导学长讨论,也会在定期的实验室meeting时和教授报告及做进一步讨论,由于论文研究的时间只有一个学期,因此自己也必须要有较主动的学习态度,才能在期限内较从容地完成论文。对我而言,在这里的一个学期是一个能将生活与学业达到平衡的美好经验,现在想来都觉得是难能可贵的回忆呢 !【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生曾千芳

初得知这届EMSP要在University of St Andrews修课的时候其实没有太多的想法,只觉得「啊!感觉是个很冷的地方」,又在冬天的时候开始上课,怕冷的我赶紧去添购羽绒外套。苏格兰对大部分的台湾人来说是很陌生的,尤其圣安德鲁斯又是个偏僻远离尘嚣的小镇。我对这间大学的印象跟大部分的人对它的大致认识差不多,大概就是「威廉王子和凯特王妃念书相识的学校」、「高尔夫球的发源地」、「威士忌很有名」诸如此类很粗浅的认识。经过两次转机和醒醒睡睡的十几个小时,我们到达了爱丁堡。在长时间的飞行中,不断思索勾勒这一年将会是什么模样。虽然小时候去过欧洲多次,但是第一次身边没有家人,未来没有明确的行程。即便努力想象也无法勾勒出一个大致的草图,迎接我们的是全然的未知,那样的心境到现在依然是记忆犹新。

圣安离爱丁堡大约一小时的车程,沿途尽是一些草原、干粮作物、牛羊家畜等等。从都市风景渐渐变成田野风光,人烟也越来越稀少,不禁让人怀疑这种地方会有学校吗?事实证明在圣安的那段日子和隐士的生活确实差不多。圣安德鲁斯大学是个历史悠久、校史六百年的大学,圣安德鲁斯小镇也是一个古老的小城镇。事实上我们很幸运地刚到两个礼拜就遇上了六百年的校庆。圣安小镇就一条主要的商店街、剩下断垣残壁的中世纪教堂、历经摧毁再整修的圣安德鲁斯城堡、绿意盎然的高尔夫球场和一望无际的海。

每天的生活,都是很早起床,匆匆地准备早餐,走半小时的路经过广大的田野到物理馆,然后开始一整天精实的课程。早上通常是满满的三堂课,短暂的午休接着三个半小时的实验课。拖着有些疲惫却稍稍放松的心情踏着暮色昏黄的路回宿舍,准备晚餐和收拾,然后赶紧写作业和报告。这短短的三个半月日复一日几乎都是相同的生活步调,只有周末稍稍可以放松。圣安的教育方式令我印象深刻,小班制的精实教学,作业和考试都需要花很多时间思考和讨论,也不太会考考古题,口试和报告的比重和笔试一样重要,这也是台湾学生一直以来比较欠缺训练的部分。实验课每次都要口试评分,一方面训练学生的理解和表达能力,一方面助长学生习惯和老师讨论的风气,这都是台湾比较少见到的情形。跟很多出国留学的同学一样,刚开始因为差很多的学习风气感到陌生,尤其国外学生都很主动,上课打断老师举手发言是很常见的事,这是在台湾因为大班制教学而鲜少有课堂互动的学生少有的经验。不过历经一段时间慢慢适应,可以看到自己慢慢进步,这种感觉其实满美好的,可以从中体会到学习的乐趣。期末考的那一个月,生活真是忙碌到不行,一周两三份作业和报告是常态,期末考前更是每天忙到半夜。现在有时遇到别人询问出国有没有适应的问题,想想应该是忙到没什么适应期的问题了吧?记得期末考完最后一科的时候,那种放松的开心感觉真的蛮难以言喻的。

如果现在问起我的圣安印象,第一个浮现的大概就是那片每天经过的田野。每天只要离开宿舍,不管要去哪里都必须先穿越它。在一天的不同时段经过都会看到不同的景色,不同的月份也不尽相同。那些不同的美丽景色,在每次经过的时候都会带给我不同的感受。对我来说,这段路给我放空偷闲的时光,通常走完之后就有种被疗愈抚慰的感觉,能够提起精神迎接下一段挑战。周末总是习惯去超市买菜、去镇上走走、去海边吹风或是去参观古城、去戏院看没有字幕的电影顺便练英文。生活回归到最简单,努力求学和认真生活,现在想想这么纯粹的生活竟然是在台湾的我没有体验过的。【精彩内容,下期待续~】

 

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2014  系列报导 ~

【2014 第七届两岸光电科技博士生论坛】

(The 7th Cross-Strait Ph.D. Student Forum on Photonic Science and Technology, 2014)

(时间:2014年9月28日至10月4日;地点:湾大学

【之一】

花絮整理光电所博士班学生程琮钦(代表团学生队长)

第七届两岸光电科技博士生论坛在电资学院最豪华的会议场地博理馆进行,这也是台大光电所重要的年度交流活动,本次由南京大学物理学院祝院士、吴副院长等共21人至台湾与台大光电所师生展开为期一周的学术交流与企业文化参访。

首先由台湾大学电资学院院长郭斯彦教授介绍台湾大学历史与电资学院概况。之后南京大学祝世宁院士、吴兴龙副院长、卞清主任、台湾大学林恭如所长分别致词后开始研讨会各项议程。

Invited Talk由祝世宁院士介绍实验室所做相关的研究,令我相当感兴趣的是光学部分的绕射结构,另外,祝院士也深入讨论这些技术在未来应用于量子计算机的可能性,令我非常期待这个技术未来的发展。

第二天的Invited Talk 由台湾大学光电所副所长黄建璋教授带来IGZO Thin Film Transistor and Their Applications to Biosensing,由IGZO做为晶体管特性的优势,并详细说明每个参数的定义与原理,让我对于IGZO组件有更进一步的了解。另外,黄老师也将实验室研究IGZO TFT应用于生物检测上的成果与我们分享,并且说明如何以这个技术做到三分钟快速检测癌症的方法,这个题目引发大家热烈讨论,使我受益良多。

研讨会分成八个议程,分别是Surface Plasma, LED & Solar Cell, Device, Micro/Nano Physics, Graphene, Optoelectronic Material, Periodic Structrue, Optics。报告的博士生报告时间为20分钟与发问5分钟。台大共有11名博士生报告,南大共有15名博士生报告。

这场报告令我印象深刻的分别为来自南京大学的孙晓晨、包春雄与台湾大学的苏佳莹。苏佳莹所做的研究为Strain Reduction and Crystal Improvement of an InGaN/GaN Quantum-well Light-Emitting Diode on Patterned Si(110) Substrate,这个研究相当新颖且特别,她不但以MOCVD成功地制作出QW-LED,且量测特性上不论是IQE或XRD来看,都是相当好的结果,她报告时展现的自信与清晰的逻辑,令我印象深刻。

来自南京大学包春雄所做的报告也令我相当感兴趣,他以nanowire方式制作透明导电电极,并成功地应用在触控面板技术上。恰好触控技术是我擅长的领域,中场休息时也对于他所开发的技术与他进行深入讨论。

还有一位同学,他是来自南京大学现代工程与应用科学学院微结构国家实验室的孙晓晨,所报告的内容是关于光子晶体中的类量子自旋霍尔效应(Photonic Analogue of Quantum Spin Gall Effect)。孙晓晨一开始报告就吸引了我的注意力,清楚的口条与稳定的报告节奏,时而加上有趣的投影片图示辅助说明,让我一直想听下去。他由光子晶体理论开始再接着谈到量子霍尔效应的关系,并且提出了令大家深思的问题「提供对称性保护的是否仍然是时间反演对称性?」,接下来,再以量子力学中的矩阵运算进行完整的模拟与解释。最后,关于对称性与参数设计里提出赝时间反演对称性,并依此设计光子晶体 。

在精彩的报告中结束了两天的交流,最后票选最佳论文奖,台湾大学苏佳莹与南京大学孙晓晨杰出的报告,获得了本届最佳论文奖的殊荣。

两天研讨会的时间很快地就结束了,借着这个难得的机会与大陆知名大学南京大学师生在学术上的交流,深深地冲击着我的内心,也激荡出许多新的思维与想法。

 

【之二】

花絮整理:光电所博士班学生尹煜峰(代表团学生副队长)

【企业参访】

10月1日一大早,大家就风尘仆仆地来到了位在新竹科学园区内的友达光电,在经过看似朴实的外表大门后,印入眼帘的大厅,充满着装饰许多台湾意象的摆饰及照片,员工们井然有序地往来穿梭于走廊,虽忙,但不会显得喘不过气。我们一开始由人资许小姐先介绍友达光电的历史沿革,在董事长李焜耀先生的带领下,近年努力以成为世界顶尖的绿色方案企业,以最具竞争力之成本,在最短时间内提供客户高质量的产品与服务,并连续六年获全球永续发展报告书指导纲领第3.1版A+等级认证,也连续六年达到AA1000AS标准。充分落实企业社会责任,在经济、环保和社会等永续性发展,在技术研发和绿色永续的道路上稳健向前。之后江处长也向我们详细介绍友达目前的技术发展,尤其是领先业界推出UHD 4K、曲面液晶电视面板、WQHD(分辨率2560×1440)超高分辨率智能型手机面板、超薄双面显示器、适用于触控笔记型计算机的eTP(Embedded Touch Panel)及oTP(On-cell Touch Panel)标准化整合型触控解决方案、以及超高分辨率AMOLED面板等。其产品无不致力于把科技带入家庭,提供消费者全方位的低碳数字生活。之后更在产品展示厅看见了荣获「2014年SID展会最佳奖(Best inShow Award)」的5.5吋及6吋超高分辨率(1440x2560)低温多晶硅(LTPS)智能型手机面板。很有趣的是,友达也在其公司内部的7-11,应用其最新技术的橱窗展示面板,摆在7-11的门口播放广告,处处展现了其产品与生活上的紧密关系。

大家正专心听江处长的简报

于大厅合影留念

 

花絮整理光电所博士班学生柯志坚

【校史馆参访】

南京大学参访行程10月3日上午来到台大校史馆参访,虽然我在很久以前有参访过,但这次的拜访让我得知更多有关台大的历史与故事,台大对台湾的影响是非常深远的,我想南京大学师生藉由这次的到访,有助于他们对台大与台湾的了解,进一步增进两岸文化交流。

虽然,台大校史馆有再扩建,但基本上还是保留当年日据时代的外貌,在过去,这里是台大的总图书馆,现在的台大总图已经搬到富丽堂皇的新建筑物中,2005年这里就变成「台湾大学校史馆」,对于台湾第一所大学来说,好好记录自创校以来的历史是非常需要且重要的!

国立台湾大学自1928年创建,日本时代称为台北帝国大学,在战后才改成国立台湾大学,刚开始是以文政学院和农理学院为主,之后又继续增加其它新的学院。在校史馆内还有陈列历任校长的相片,台大的历史也有一一被记录起来。曾经存在于台大校园的一些物品也有列入展示,像是运动服、学士服、军训服,还有一些曾经使用过的教学器具,和当年台大学生曾经流行的东西,有老旧的橄榄球、古董级的大提琴和旧式的扑克牌都有陈列。除了台大历史以外,在展区最令我感到兴趣的是「时空胶囊」,每年台大学生毕业后都会在此写下未来对自己的期许。

时空胶囊,台大毕业的学生在这写下对自己未来的期许

解说员正在对南京大学师生讲解

南京大学师生与台大学生在历史悠久的旧总图自修室合影

 

花絮整理:光电所博士班学生魏子乔

【实验室参访】

为了能让南京大学的老师及博士生对于台湾大学光电所的实验生态及环境有更多的了解,在10月3日上午特别安排了光电所实验室参访的行程,主要参访的实验室分别为光纤激光通讯与奈米光电实验室(林恭如教授)、国立台湾大学新兴物质与前瞻组件科技研究中心(杨志忠教授)及光电所的光电制程实验室。光纤激光通讯与奈米光电实验室主要由程志贤同学介绍,包括让南京大学师生了解高速光通讯目前的技术发展、信息传输标准等,对于高速硅光电组件制程到量测与进一步和后端电路整合之方法都做了详尽的说明。新兴物质与前瞻组件科技研究中心则由苏佳莹同学介绍,领域包括奈米光子学及光电子学及生医光电等,简介了有机金属气相沉积技术生长氮化铟镓及氮化镓量子井及其它奈米结构制程方式及氮化铟镓和氧化锌奈米结构材料与光学特性分析等。而光电制程无尘实验室主要由台湾大学光电工程学研究所为协助国内学术界进行光电半导体材料、制程与组件的研究而特别成立,得以让所上所有学生共享研究资源进而推动半导体领域之发展。此部份由尹煜峰同学来作介绍,简介了电子束金属镀膜机、半导体组件量测系统、电子鎗介电质镀膜机、感应耦合电浆反应式离子蚀刻机及光照对准机等实验设备,并对各种光电组件之制成方式做了简单的介绍。在参访的过程中,南京大学的师生们对于实验的设备和研究方法都产生极大的兴趣及好奇,并与台湾大学的学生们热烈地互相交流,更对于台大光电所的老师及学生感到十分佩服,光电所充分利用现有的资源和空间并把所有效益最大化,在学术界的发表产出十分丰富并贡献于台湾的半导体及光电产业。南京大学的学生亦希望将来能与台大光电的同学有更多学术上实质的互动,以增进两岸光电科技研究的交流。

姚毓峰学长介绍杨志忠教授的MBE系统

参观林恭如教授的实验室,大家对于台大的空间使用率感到佩服!

大伙参观光电所制程实验室,由尹煜峰同学介绍里面设备

 

 

 

 
     
 
 
Simulating an optical target to eliminate impinging beam in a light scattering simulations

Professor Snow H. Tseng's laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 曾雪峰教授

In a light scattering simulation, light impinging upon the target position needs to be appropriately eliminated or else the continuously impinging light becomes a source of noise as it further reverberates through the random media. We report an optical target that eliminates incident waves to drain out the incoming energy. We show that the proposed optical target can absorb impinging light upon it from arbitrary directions. The performance of the optical target is analyzed and discussed.
 

Fig. Displacement of the CPML absorber causes imperfect elimination of the incident wave. An isotropic converging circular wave with the CPML displaced by various distances is simulated: (a) 0 μm, (b) 1 μm, (c) 4 μm from the center. The elimination effectiveness depends on the displacement. The error as a function of displacement is shown in (d).

 

Wide-angle and ultra-thin camera module using a curved hexagonal microlens array and all spherical surfaces

Professor Guo-Dung J. Su's laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 苏国栋教授

We propose a wide-angle and thin camera module integrating the principles of an insect’s compound eye and the human eye, mimicking them with a curved hexagonal microlens array and a hemispherical lens, respectively. Compared to typical mobile phone cameras with more than four lenses and a limited full field of view, the proposed system uses only two lenses to achieve a wide full field of view. Furthermore, the thickness of our proposed system is only 2.7 mm. It has an f-number of 2.07, an image diameter of 4.032 mm, and a diagonal full field of view of 136°. The results showed good image quality with a modulation transfer function above 0.3 at a Nyquist frequency of 166 cycles/mm. This work has been published in Applied Optics, Vol. 53, Issue 29, pp. H121-H128 (2014).

Fig.1  Oblique view of curved hexagonal MLA. Each lens diameter is 500 μm, and the substrate radius is 2 mm.

Fig.2  Image simulation and processing of whole CMOS sensor.

 

     
 
 
论文题目:双视域式立体显示器影像质量研究

姓名:黄国忠   指导教授:林晃岩教授

 

摘要

近年来可3D兼容显示器被大量推广使用,立体显示器的影像质量评定也益显重要。除了眼镜式立体显示器技术已逐渐成熟,裸眼式立体显示器的开发也逐渐受到产业界及学术界的重视,被视为下一代立体显示器主流技术。目前立体显示器的种类繁多,并随着不同市场与应用的兴起,一致性的影像质量检定标准更形重要。裸眼式立体显示中的视差屏障式立体显示器具有轻薄、易于2D/3D切换等优点已经被广泛应用于计算机屏幕、手机、数字相框等,所以是本研究的主要探讨对象。

立体显示器的质量检测是整个产业成功的基石。除了关系使用者的观看舒适度,更是立体显示器设计者、人因测试者与影像处理开发人员凭借的标竿,而这些质量检测问题重要性也已经广泛受到重视。裸眼式立体显示器的影像质量与观赏者与显示器之间相对的距离与角度都有很大关系,所以最佳观测点、最佳观测距离及观者在最佳观测点附近能够移动范围的观赏视域都是重要显示系统参数,以上参数目前已经有许多研究报导,但是更深入且基础的问题还需要更多的研究作确认。显示器的设计(图一)、制作到实验验证(图二)间的相互联结也需要更进一步的研究来证实。本研究提出基于几何光学及光线追迹的新立体影像评价方式来评估观赏视域,并加入实务上必须考虑的玻璃折射率、影像干扰、均匀度等做综合考虑。

本研究主要是从基础理论出来,并考虑实际制作到作最后的量测、评价,提供有价值的参考依据给立体显示器的设计者、人因测试者到量测技术、立体标准制定建立。

图一 图二

 

 

论文题目:金属奈米线数组于电浆子超颖材料之制备与应用

姓名:蔡焜栋   指导教授:何志浩教授/王玉麟教授


摘要

利用垂直排列之银奈米线数组中(图一左)所存在的双曲色散(hyperbolic dispersion),我们首先实现了第一个藉由超颖材料平板透镜(metamaterial slab lens)之成像动作,并使在超颖材料表面上的狭缝可藉由负折射现象在平板透镜后方成像(图一右)。

图一

而为了增进对此一有趣现象的了解,我们进一步的透过实验和数值模拟分析形成于个别奈米线超颖材料中的电磁波模态(图二),高解析散射式近场光学显微镜用来存取此模态的强度和相位分布,数值和解析分析模型的解则与实验结果相符,显示了其非局域化反应(nonlocality)与奈米线的圆柱表面电浆波存在有关,而相关的远场与近场光学研究的相互结合,增进了我们对于在奈米尺度以下,光与超颖材料如何相互作用之基本机制的了解性,进而提供我们可控制并改善新颖超材料设计的机会。

图二
 

 
 
 

— 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、廖玮珅 —

红色荧光粉转换之白光LED

开发高质量红色发光荧光粉提供制作兼具高演色性(colour rendering index)和高发光效能(luminous efficacy)之白光LED的契机。

由于其出色的能源效率,基于白光LED的固态照明技术对下一代照明是极具吸引力的解决方案。但是,传统的荧光粉转换之白光LED有一个严重的问题需要解决,就是在最佳的发光效能和高演色性中必须做出一个选择;也就是无法两全其美。现在,在Nature Materials,Philipp Pust与其同事的研究指出如何利用新的窄频带(narrowband)红光荧光粉(Sr(LiAl3N4):Eu2+,为了方便简称为SLA)来克服这个限制,其结果显示经过这种荧光粉转换的暖白光LED可以同时提供优异的色彩特性及发光效能。

典型的白光LED是由氮化镓(GaN)材料的蓝光LED,搭配黄色荧光粉或是搭配红色和绿色荧光粉所制成。荧光粉材料在发展高质量的白光LED扮演关键的角色,因为其特性直接决定了组件的发光效能、色彩质量、可靠度及寿命。理想的LED荧光粉必须在LED发射频谱区拥有较强且宽带带(broadband)吸收、高发光效率、短衰退期等,以避免在高激发光通量下饱和;另外,具有优异的化学及热稳定性、低成本及无环境污染。这样的要求严格地限制活化性离子及基材的选择,因此限制了适用的LED荧光粉种类。

为了适应苛刻的商业环境和住宅应用,高功率照明等级之荧光粉转换白光LED,不但要拥有高效率而且还要提供演色性指数大于80和相关色温(correlated colour temperature)约2700~4000K的高质量暖白光。但是,传统荧光粉转换白光LED现在还不能同时满足这些条件。目前几乎所有商用型白光LED都是由蓝光LED和黄色荧光粉(YAG:Ce3+)组合而成。虽然这种LED能有效使用,但是其冷白光有较差的演色性指数(约70~80),因此不适合用在一般的照明用途。一个被提出的解决方法是用LED搭配黄色(YAG:Ce3+)和红色(典型CaAlSiN3:Eu2+)荧光粉,但不幸的是这样的装置发光效率较低,因为红色荧光粉(CaAlSiN3:Eu2+)有一大部分的宽带带发射(半高宽,full-width at half-maximum,FWHM为90奈米)超过人眼对长波长的感受极限(约700奈米)。一般而言,高演色性指数需要宽广的发射频谱,包含整个可见光的波段,然而窄频宽(narrow-linewidth)可见光源频谱,藉由最小化可见光波段能量外溢到深蓝色及深红色频段(因为人眼对此波段的感受度是非常差的),才会有最大的发光效能。因此使用适合的窄频带发射频谱的红色荧光粉,可能可以同时最佳化演色性指数及发光效率。

为了证实这个概念,Pust等人藉由SLA引入红色成份制造了拥有高达91之优异演色性指数(如图1)的暖白光LED。令人印象深刻的是,这个原型LED组件比最先进的商业化产品提供更高发光效能,和传统的暖白光LED具有不相上下的显色性指数;却产生超过14%的光,且只需要相似的功率消耗。
 

图1、使用红色荧光粉的白光LED拥有相关色温2700K和光通量282 lm/W

这结果是很重要的,因为对于使用荧光粉转换白光型式的LED而言,清楚的展示出高发光效能和高演色性指数不再有互相排斥的性质。新的SLA荧光粉主要特点是其发射出深红色光中心波长约654奈米,而窄频带有半高宽约50奈米(如图2)。引人注意的是,SLA红色荧光粉发射出红光波段位于人类眼睛感受到的范围内,因此将其在近红外光区(near-infrared region)的能量损失最小化。此外,这个原型LED宽带带的发射频谱涵盖整个可见光波段(如图3),这就是为什么能达到高演色性指数的原因。
 

图2、蓝色线为SLA的激发频谱,粉红色线为SLA发射频谱;浅灰色是CaAlSiN3:Eu2+激发频谱,深灰色为CaAlSiN3:Eu2+发射频谱。黑色虚线指出人眼对可见光感受上限。

图3、粉红色线:LED搭配Lu3Al5O12:Ce3+(绿色荧光粉)、(Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+(橘色荧光粉)和SLA(红色荧光粉)发光频谱。灰色线:市售高演色性LED发光频谱。

稀土元素铕离子(Eu2+)已经被证实可以用来当作宽带带发射器(半高宽大于70奈米),因为其4f65d1 → 4f7发射跃迁对局部晶体场的变化是非常敏感的,因此可以被主体材料(host material)的选择所操控。Pust与其同事的成功来自他们仔细选择SLA作为主体,观察到铕离子的窄频带发射。这种化合物是由高度浓缩四氮化铝(AlN4)和四氮化锂(LiN4)四面体的坚固构造组合而成。这种坚固结构使铕离子仅产生微弱的电子声子交互作用(electron–phonon interaction),明显的减少激发态铕离子出现非所愿之非辐射(non-radiative)松弛过程(relaxation processes)的机率。此外,铕离子只占据一个锶晶格位置(strontium crystallographic site),而八个氮原子形成一高度对称长方体状(cuboid-like)环境(图4),这有利于大幅减少因不同局部晶体场环绕活化性离子的非均匀谱线增宽效应(inhomogeneous line broadening effects)。所有这些因素加在一起产生SLA的小Stokes偏移幅度的窄频带。可以预见其它具有相似晶体结构的氮化物都具有从铕离子发射出窄频带红光的潜力。有趣的是,SLA的发光特性变化仅需要些微的铕离子浓度,因此确保LED色彩稳定性与一致性。
 

 

图4、主晶格结构概要。a.多个四面体(four polyhedra)与彼此连接形成环(ring)之透视图。b.四氮化铝和四氮化锂并列形成面面共享炼(Strands of face-sharing)长方体状八氮化锶多面体。c.长方体状八氮化锶多面体。

另一个SLA红色荧光粉的有利面向是其热稳定性和化学稳定性。还有其消光(luminescence quenching)温度非常高,且温度导致的色彩波动是可以被忽略的。而且,这种荧光粉对空气和水气非常不敏感。这样本身的耐用性来自于主体晶格的高度浓缩。

幸运的是,这种新的红色荧光粉的合成似乎很简单而且很方便。事实上,SLA粉末的制程温度比起以氮化物为基底的荧光粉的制程温度还低很多,而且还是在常压之下,因此制造成本较低,对其量产机会令人感到兴奋。

不过这种吸引人的红色荧光粉还是有改善空间。首先,粒子形态可以更好而且其量子效率只是适度,但这两项可以透过制备条件最佳化和后续处理工艺改善。其次,其发射红光的峰值约在654奈米并不是最佳的—稍微短一点的波长会更好。发射峰值位置的蓝移(blue-shift)可以提高发光效能同时维持高显色性指数。碱土离子的交互取代(用钡离子取代锶离子)也许有希望达成这个目标。最后,在使用作为工业产品之前,也需要更多的实验来研究SLA长期的可靠性。

Nature Communications另一份报告,Haomiao Zhu与其同事也在红色荧光粉研究领域描述了一个有趣的发展。研究人员建议用一简单的方法用于制作高效窄发射频谱的K2TiF6:Mn4+红光荧光粉(发射峰值约630奈米,半高宽小于10奈米)拥有接近1的量子产率(quantum yield)。他们混合YAG:Ce3+和K2TiF6:Mn4+荧光粉制造出3556K低相对色温、达81的演色性指数以及116 lm/W的暖白光LED。这个组件即使在驱动电流120毫安时也没出现发光饱和,尽管锰离子(Mn4+)缓慢的衰减时间(5.7毫秒)。

整体来说,Pust等人已经在寻找高性能的发射红光荧光粉,用于高功率照明级荧光转换白光LED上,有了重要的进展。研究人员已经知道如何利用荧光粉转换产生令人感到舒服的暖白光LED,且同时拥有高演色性指数及高发光效能的方法。这个突破一定会更进一步的激励白光LED使用高效率荧光粉的发现及发展,并且坚定人们在未来使用LED照明为首选的想法。


 

参考资料:

1. Xiaoyong Huang, Solid-state lighting: Red phosphor converts white LEDs, Nature Photonics 8, 748–749 (2014) doi:10.1038/nphoton.2014.221

http://www.nature.com/nphoton/journal/v8/n10/full/nphoton.2014.221.html

2. Philipp Pust, Volker Weiler, Cora Hecht, Andreas Tücks, Angela S. Wochnik, Ann-Kathrin Henß, Detlef Wiechert, Christina Scheu, Peter J. Schmidt & Wolfgang Schnick, Narrow-band red-emitting Sr[LiAl3N4]:Eu2+ as a next-generation LED-phosphor material, Nature Materials 13, 891–896 (2014) doi:10.1038/nmat4012

http://www.nature.com/nmat/journal/v13/n9/full/nmat4012.html

   
 
 
 
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