第111期 2015年9月刊
 
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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：2015.09.30
 
 
 本所林恭如教授指导大专学生研究计划荣获科技部「2014年度研究创作奖」，特此恭贺！

 
 

 
 
 


～ 2015学年度光电所所学会会长自我介绍 ～

光电所的师长、同学大家好，我是2015学年度所学会会长黄郁庭，很开心这一年可以为大家服务。首先要谢谢林晃岩老师实验室的郭令仪学姊引荐，让我有机会担任此职位，也谢谢陈奕均学长、陈廷豪学长、苏郁翔学长等历届会长们的指点，希望能不负学长姐们的期待让所学会这个大家庭更加壮大。

所学会的任务为替同学争取权益与发声，也负责主办所上的活动。所上主要的活动为上学期的餐会，和下学期的球类竞赛（或者是像去年改办卡拉OK比赛），由于这些活动新生都没有经历过，只能藉由学长姊口述和文件纪录来想象，因此每届承办的方式会有些许的差异，但我认为这也不尽然是坏事，如此一来才能有更多不同创新的风格，端看每一届所学会成员的特质与人数，所以，我们需要你的加入！

在研究所生涯，通常交流仅限于自己的实验室，但如果这两年下来只局限于同个地方，连隔壁实验室的同学都不认识，岂不是很可惜吗？我希望所学会建立的不只是学生与所办间的桥梁，也同时是学生间认识彼此的管道，毕竟大家在相同的领域内，以后很有可能再遇到呢！我理想中的所学会是个温馨欢乐的大家庭，可以成为研究所生涯美好的回忆，也能结交到志同道合的好朋友，可以彼此学习切磋，也能一展身手，欢迎大家的参与！

所学会其实还有许多可以进步的空间，希望各位的参与可以让它更完整。我是隶属于吴志毅老师实验室的硕班新生，欢迎各位如果有其它想法可以寄信至光电所学会信箱，或者有空可以来我们实验室聊聊，可以烤点心请你吃唷！先在此谢谢所办小姐们的帮助，也谢谢指导教授对我们的支持！

 

～ 光电所2015年暑期大学生光电营 花絮报导 ～

（时间：2015年7月21日至23日；地点：台湾大学博理馆）

花絮整理：所学会会长苏郁翔

又到了台大光电营开始的时间，今年的光电营有来自各个大学的大学生参加，大部分是光电、电机、物理相关科系的学生，甚至还有南部的学员纠团包车上来参加，实在用心！我们为来自各方的学员们准备了各领域的课程与实验讲解，希望能让暑假还不辞辛苦充实自我的学员们更熟悉光电领域，对未来的方向更加明晰。

第一天开场由光电所的大家长林恭如所长，为各位学员介绍光电科技各领域的应用发展与简史。接着的交流时间让四个组别的学员以及负责的队辅彼此认识破冰，分享自己参加光电营的期许，希望能够找到志趣或研究方向相近的伙伴，这三天结交到几个朋友！也趁此机会跟队辅学长们熟稔，交流对于研究所生活的感想。期间发现大家似乎对半导体相关的研究领域、如何推甄应试研究所等话题特别感兴趣，在营队期间很认真地探寻着相关的信息。

课程首先由副所长黄建璋教授为学员们介绍固态照明技术与产业，着重应用的介绍让大家了解最新的组件特性与优势。再来吴肇欣教授为学员们介绍太阳能电池技术，并带学员们参观博理馆屋顶实体的太阳能电池模块，学员积极提问的热烈程度完全不输当天中午的烈阳。

经过午间的餐叙与稍作歇息后，下午是实验室参访和光电实验演习课。实验室的参访包含电机二馆部分实验室的参观与无尘室简介，令学员们更了解实验室的运作；而藉由演习课，可以看到简单的光电实验，学习激光基本干涉原理、全像片制作，以及液晶组件的实际演示。

第二天应是学员们相当期待的行程，我们前往新竹科学园区一探光电产业的究竟。首先我们前往的是晶元光电的本部，感谢他们的热情接待。员工关系室与人力资源的经理对公司内部的环境以及员工关系做了非常详细的介绍，稍后也安排工程师带学员们参观生产线，讲解制程与发光二极管的检测。在参访后的用餐过程中，同学们与主管们的讨论十分热络，过往也关照过光电营的王郁婷经理也特地出现，跟学员们分享了在晶元工作的感想，与现今面临挑战，产业与个人该如何因应的心得建议，相信大家都有不少的收获。

在工研院学员们看到了另一面向的尖端研究成果。引人注目的是展示室内的仿生树，结合了太阳能电池、光触媒空气清净组件、LED导光板、水质循环清境……运用科技重现真正植物的各项功能。还有结合医疗器材的手持视网膜数字摄影机、超省电灯泡等先进应用，着实令人增广见识。

第三天先由蔡睿哲教授讲解应用多元的微机电系统，从基本的加速规、常见的MEMS 扫瞄镜等等，带学员深入浅出认识多样的可能。接着林晃岩教授也为学员们带来显示技术的介绍，为学员们安排的实作课程也顺着该主题的脉络，体验手工制作金字塔3D伪全像影片的效果，还有体验结合手机的Google Cardboard，藉由播放双眼不同视角的影片让人感觉有3D的效果。学员们对手工3D伪全像金字塔的回响还不错，视觉效果佳且简单有趣易上手。

最后由近期因「活体三维断层高速扫描」广受台湾媒体关注的黄升龙教授，为学员们带来有关生医光电产业的应用与介绍。生医同时也是光电应用广泛的新兴热门领域，黄教授结合本身专业为学员们详加介绍了各种针对皮肤或眼部之显微技术，想必令大家获益良多。

结束后由我们的所长再次为大家总结，颁发光电营结业证书，2015台大光电营顺利画下完美的句点，非常感谢光电营各位学员们的捧场！

 
 
 
     
 

 

～  第十五届光电组件数值仿真国际研讨会 ～

【15th International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices; NUSOD 2015】

（时间：2015年9月7日至11日；地点：台湾大学博理馆）

花絮整理：翁菲萍

NUSOD 2015「第十五届光电组件数值仿真国际研讨会」于2015年9月7日至9月11日在国立台湾大学博理馆举行。NUSOD国际研讨会每年轮流在世界各地举行，今年由台大光电所副教授吴育任和NUSOD Institute会长Joachim Piprek共同主办和担任主席。与会学者有来自德国、日本、韩国、印度、中国大陆、新加坡、美国、加拿大、英国、爱尔兰、挪威、瑞典、法国、波兰、澳洲等世界各地。今年近百篇的论文，显示学者专家们在这方面的积极与努力研究。

此次国际研讨会在台大举办，吴育任教授从提案、预算、注册网站架设，大大小小的事务都竭尽心力规划与指导。也非常感谢杨志忠教授和助理张佩无私地分享经验，在场地的安排与细节的掌握，都让我们能将会议更顺利地进行。在协助办理大陆专业人士来台，感谢光电所所办的筱文指导说明。关于餐点的安排，也要感谢所办、院办、系办先前的经验分享，让宾客都相当满意。主办的吴育任教授更是坚持饮品的原料与安全，提供原始健康的研磨咖啡和茶饮。感谢所办的人员，不论我们需要任何器材支持，或有任何问题，都能适时地协助与帮忙。会前一周，实验室同学的加入，更注入了新的活力与能量。不论是事前的开会、打扫，硕一 、硕二的同学都同心协力地帮忙。在会议期间，每个人都展现了最佳的状况，场内的计时人员、场外的垃圾分类、活动摄影等等，因为有每一双认真的手，让事情可以一切顺利。

这五天国际研讨会，更令人佩服的是与会的学者。不论是千里迢迢克服万难而来，或是就近把握吸收新知的参与，每个session都有他们认真研究与分享讨论的身影。每天都有人不到八点就来报到，每天的活动从早到晚，无论是第一天的Poster session、第二天的Rump session、第三天的参访与餐聚、第四天的实验室参观（感谢杨志忠教授安排），或者是最后一天的Workshop，每一天都很充实。

难得半天的参访活动，也感谢老天爷给了我们和煦阳光和舒爽微风的好天气！我们在故宫里穿越时空，浏览古物文明。在台北101的观景台，眺望整个大台北的山河与城市，聆听风穿过排栏的哨响。我们行过空桥，在夕晖中揽见城市的新旧风貌。晚上餐会时，自由愉悦的交流，连离开时，城市街头的音乐也让人步履轻快，倍感美好。希望藉此国际研讨会，不只促进了学术的交流，也增进国际对台北台湾的亲近和了解。

NUSOD 2015为期五天的国际研讨会，感谢与会者的共襄盛举与互相交流，感谢主办的台湾大学光电所和NUSOD Institute，还有赞助的IEEE（电机电子工程师学会）和科技部。此次活动亦感谢台湾会展领航计划—经济部推动会议展览项目办公室赞助的各种地图和文宣赠品，提供与会者所需，也拉近彼此间的距离。感谢厂商的尽力配合，感谢参与工作团队的每一个人，感谢我们一起完成了一件美好的事！

第一天全体合照

报到处

Meet Taiwan给国外学者的初见礼

论文报告与交流

Poster Session

Rump Session

参访故宫

工作团队合影

 
 

 
 
     
 
 

Broadly tunable and low-threshold Cr4+YAG crystal fiber laser

Professor Sheng-Lung Huang’s Laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 黄升龙教授

Broadband fiber lasers and amplifiers in the 1.3–1.6 μm wavelength regime, providing extra bandwidth beyond that of the erbium-doped fiber amplifier, could be the key components in future high-capacity telecommunication system. We demonstrate a Cr4+:YAG crystal fiber laser tunable from 1353 to 1509 nm using a birefringent filter and with a threshold pump power of 70 mW operating at room temperature. It was found that spherical aberration contributed more of the intra-cavity insertion loss of the glass-clad crystal fiber than chromatic aberration. The pump polarization was aligned with a crystal axis to optimize the fiber gain. The advantages of the crystal fiber include the reduced pump threshold due to the light confinement and the better thermal dissipation due to the high surface-area-to-volume ratio. The temperature rise of the crystal fiber with a 400-mW incident pump power was only 1.7 °C using passive cooling. This low-threshold crystal fiber laser is suitable for the application as a tunable seed source for the power amplifier chain.

Figure: Results of the tunable Cr4+:YAG crystal fiber laser with birefringent filter (BRF). (a) Lasing wavelengths vs. the rotation angle of the BRF. Dashed line: Theoretical tuning curves of the BRF. Dots: Measured laser wavelengths. Background contours: Single-pass TM transmittance of the BRF. (b) Dots: The laser output power vs. laser output wavelengths under 400-mW pump power. Lines: four example spectra lasing at 1357, 1393, 1443, and 1494 nm.

 
     
 
 
论文题目：电阻式内存之多功能应用

姓名：康振方   指导教授：曾雪峰教授

 

摘要

利用脉冲激光蒸镀系统(Pulsed Laser Deposition)成长铋锰氧(BiMnO3)薄膜，此薄膜应用于电阻式内存上具有优异的稳定性与良好的奈米灯丝再现性。如图一，利用高解析穿透式电子显微镜观测薄膜内奈米灯丝之物理特性可计算单一奈米灯丝组件所需操作能量需3.8 fJ。由于电阻式内存具备奈米灯丝自形成之特性，藉由电子驱动设备可调控奈米灯丝之成长，将此特性应用于提升热电特性ZT获得显著的改善，如图二，奈米灯丝不仅扮演电的良导体同时也成为热的主要传播路径。

图一 图二

 

论文题目：高环境稳定性之多功能组件在全透明与可挠曲电子上之应用

姓名：杨伯康   指导教授：吴志毅教授


摘要

近年来随着穿戴式电子 (wearable electronics)的兴起，全透明与可挠曲组件的发展也受到了极大的关注。其中最优先的考虑便是在记忆与储存组件部分。如图一，我们利用过渡金属氧化物与石墨烯(Graphene)制作出具有高环境稳定性的全透明内存 (transparent memory)。此外，多功能与高稳定的供电源，是任意电子系统都需要考虑的议题。如图二，我们也利用纸设计出一种新型发电机 (nanogenerator)，此类发电机不仅低成本且容易制作，对于未来电子系统设计上，也提供了另一个契机。

图一 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、林暐杰 —

激光制导火花

放电被广泛应用于各个领域，例如：电焊、微机械加工和内燃机点火等。尽管普遍应用于生活之中，控制和塑造放电轨迹沿着特定路径仍为一重要的挑战。如今，Matteo Clerici 和他来自加拿大、英国、中国、法国、美国的同事们发表了一特殊塑造激光光束的方法可以完成此壮举(Sci. Adv. 1, e1400111; 2015)。

此研究探讨了三种光束，分别是：标准高斯光束(standard Gaussian beam)，贝塞尔光束(Bessel beam)和艾里光束(Airy beam)。这些光束都由钛蓝宝石激光所产生，并且传送至两个线电极之间。光束的半高全宽为10 mm，并选择输入能量为15 mJ，脉波宽度为50 fs。
 

图1、激光制导放电（左图），不同光束型态产生放电(A到C)。其中包括藉由透镜聚焦所产生的标准高斯光束(A)，利用旋转三棱镜所形成的贝塞尔光束(B)，以及由二元相位移光罩所形成的艾里光束(C)，绿色表示为激光，电浆通道是蓝色，放电则利用白色描绘（右图）。不同的光束形式对应不同的强度分布。

该系统架构的概念是利用激光脉冲电离两电极之间的空气，以创造一个被需求的放电路径。其中两电极被施加一高电压约为15 kV（而空隙间距约5 cm）。

贝塞尔光束和艾里光束能创造规律的放电路径，然而在高斯光束的情况下，放电路径相当紊乱且无法预测。作者认为造成此结果差异的原因是不同光束有着不同的电场强度分布，贝塞尔光束和艾里光束之中央高强度锋值的绕射宽度分别约为7 μm和20 μm，比高斯光束的直径（约50 μm）小许多。此国际研究团队更进一步研究此三种光束的电击穿现象，并发现艾里光束和贝塞尔光束的电击穿电场分别小3.5倍和10倍。

更令人讶异的是，研究团队发现即使两电极之间有障碍物，激光制导放电仍可发生（如图2所示）。在贝塞尔型和艾里型的传播情况下，光束遇到障碍物后会自我恢复，而且放电轨迹几乎不受到影响。

 

图2、障碍物放置在控制的光束路径中所造成的影响。(A),(C)和(E)分别表示高斯光束，贝塞尔光束和艾里光束，不同光束最强烈的部分（照片中的蓝光荧光）是如何被外加的障碍物所修改。

根据论文的其中一位作者Matteo Clerici所说，接下来的挑战是找到这种技术的限制，有两个问题仍须解决，分别是：可以将放电弯曲到多少？与可以控制多大的电流传输量？

参考资料：

1. Noriaki Horiuchi, Nature Photonics 9, 488 (2015)

doi:10.1038/nphoton.2015.138 Published online 30 July 2015

2. Clerici, Matteo, et al. "Laser-assisted guiding of electric discharges around objects." Science Advances 1, e1400111 (2015).
   
 
 
 
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