光電所所訊

第111期 2015年9月刊

發行人：林恭如所長　　編輯委員：吳肇欣教授　　主編：林筱文　　發行日期：2015.09.30

本所林恭如教授指導大專學生研究計畫榮獲科技部「103年度研究創作獎」，特此恭賀！

～ 104學年度光電所所學會會長自我介紹～

光電所的師長、同學大家好，我是104學年度所學會會長黃郁庭，很開心這一年可以為大家服務。首先要謝謝林晃巖老師實驗室的郭令儀學姊引薦，讓我有機會擔任此職位，也謝謝陳奕均學長、陳廷豪學長、蘇郁翔學長等歷屆會長們的指點，希望能不負學長姐們的期待讓所學會這個大家庭更加壯大。

所學會的任務為替同學爭取權益與發聲，也負責主辦所上的活動。所上主要的活動為上學期的餐會，和下學期的球類競賽（或者是像去年改辦卡拉OK比賽），由於這些活動新生都沒有經歷過，只能藉由學長姊口述和文件紀錄來想像，因此每屆承辦的方式會有些許的差異，但我認為這也不盡然是壞事，如此一來才能有更多不同創新的風格，端看每一屆所學會成員的特質與人數，所以，我們需要你的加入！

在研究所生涯，通常交流僅限於自己的實驗室，但如果這兩年下來只侷限於同個地方，連隔壁實驗室的同學都不認識，豈不是很可惜嗎？我希望所學會建立的不只是學生與所辦間的橋樑，也同時是學生間認識彼此的管道，畢竟大家在相同的領域內，以後很有可能再遇到呢！我理想中的所學會是個溫馨歡樂的大家庭，可以成為研究所生涯美好的回憶，也能結交到志同道合的好朋友，可以彼此學習切磋，也能一展身手，歡迎大家的參與！

所學會其實還有許多可以進步的空間，希望各位的參與可以讓它更完整。我是隸屬於吳志毅老師實驗室的碩班新生，歡迎各位如果有其他想法可以寄信至光電所學會信箱，或者有空可以來我們實驗室聊聊，可以烤點心請你吃唷！先在此謝謝所辦小姐們的幫助，也謝謝指導教授對我們的支持！

～光電所104年暑期大學生光電營花絮報導～

（時間：104年7月21日至23日；地點：臺灣大學博理館）

花絮整理：所學會會長蘇郁翔

又到了臺大光電營開始的時間，今年的光電營有來自各個大學的大學生參加，大部分是光電、電機、物理相關科系的學生，甚至還有南部的學員糾團包車上來參加，實在用心！我們為來自各方的學員們準備了各領域的課程與實驗講解，希望能讓暑假還不辭辛苦充實自我的學員們更熟悉光電領域，對未來的方向更加明晰。

第一天開場由光電所的大家長林恭如所長，為各位學員介紹光電科技各領域的應用發展與簡史。接著的交流時間讓四個組別的學員以及負責的隊輔彼此認識破冰，分享自己參加光電營的期許，希望能夠找到志趣或研究方向相近的夥伴，這三天結交到幾個朋友！也趁此機會跟隊輔學長們熟稔，交流對於研究所生活的感想。期間發現大家似乎對半導體相關的研究領域、如何推甄應試研究所等話題特別感興趣，在營隊期間很認真地探尋著相關的資訊。

課程首先由副所長黃建璋教授為學員們介紹固態照明技術與產業，著重應用的介紹讓大家了解最新的元件特性與優勢。再來吳肇欣教授為學員們介紹太陽能電池技術，並帶學員們參觀博理館屋頂實體的太陽能電池模組，學員積極提問的熱烈程度完全不輸當天中午的烈陽。

經過午間的餐敘與稍作歇息後，下午是實驗室參訪和光電實驗演習課。實驗室的參訪包含電機二館部分實驗室的參觀與無塵室簡介，令學員們更了解實驗室的運作；而藉由演習課，可以看到簡單的光電實驗，學習雷射基本干涉原理、全像片製作，以及液晶元件的實際演示。

第二天應是學員們相當期待的行程，我們前往新竹科學園區一探光電產業的究竟。首先我們前往的是晶元光電的本部，感謝他們的熱情接待。員工關係室與人力資源的經理對公司內部的環境以及員工關係做了非常詳細的介紹，稍後也安排工程師帶學員們參觀生產線，講解製程與發光二極體的檢測。在參訪後的用餐過程中，同學們與主管們的討論十分熱絡，過往也關照過光電營的王郁婷經理也特地出現，跟學員們分享了在晶元工作的感想，與現今面臨挑戰，產業與個人該如何因應的心得建議，相信大家都有不少的收穫。

在工研院學員們看到了另一面向的尖端研究成果。引人注目的是展示室內的仿生樹，結合了太陽能電池、光觸媒空氣清淨元件、LED導光板、水質循環清境……運用科技重現真正植物的各項功能。還有結合醫療器材的手持視網膜數位攝影機、超省電燈泡等先進應用，著實令人增廣見識。

第三天先由蔡睿哲教授講解應用多元的微機電系統，從基本的加速規、常見的MEMS 掃瞄鏡等等，帶學員深入淺出認識多樣的可能。接著林晃巖教授也為學員們帶來顯示技術的介紹，為學員們安排的實作課程也順著該主題的脈絡，體驗手工製作金字塔3D偽全像影片的效果，還有體驗結合手機的Google Cardboard，藉由播放雙眼不同視角的影片讓人感覺有3D的效果。學員們對手工3D偽全像金字塔的迴響還不錯，視覺效果佳且簡單有趣易上手。

最後由近期因「活體三維斷層高速掃描」廣受台灣媒體關注的黃升龍教授，為學員們帶來有關生醫光電產業的應用與介紹。生醫同時也是光電應用廣泛的新興熱門領域，黃教授結合本身專業為學員們詳加介紹了各種針對皮膚或眼部之顯微技術，想必令大家獲益良多。

結束後由我們的所長再次為大家總結，頒發光電營結業證書，2015臺大光電營順利畫下完美的句點，非常感謝光電營各位學員們的捧場！

～第十五屆光電元件數值模擬國際研討會～

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

（時間：104年9月7日至11日；地點：臺灣大學博理館）

花絮整理：翁菲萍

NUSOD 2015「第十五屆光電元件數值模擬國際研討會」於2015年9月7日至9月11日在國立臺灣大學博理館舉行。NUSOD國際研討會每年輪流在世界各地舉行，今年由臺大光電所副教授吳育任和NUSOD Institute會長Joachim Piprek共同主辦和擔任主席。與會學者有來自德國、日本、韓國、印度、中國大陸、新加坡、美國、加拿大、英國、愛爾蘭、挪威、瑞典、法國、波蘭、澳洲等世界各地。今年近百篇的論文，顯示學者專家們在這方面的積極與努力研究。

此次國際研討會在臺大舉辦，吳育任教授從提案、預算、註冊網站架設，大大小小的事務都竭盡心力規劃與指導。也非常感謝楊志忠教授和助理張珮無私地分享經驗，在場地的安排與細節的掌握，都讓我們能將會議更順利地進行。在協助辦理大陸專業人士來台，感謝光電所所辦的筱文指導說明。關於餐點的安排，也要感謝所辦、院辦、系辦先前的經驗分享，讓賓客都相當滿意。主辦的吳育任教授更是堅持飲品的原料與安全，提供原始健康的研磨咖啡和茶飲。感謝所辦的人員，不論我們需要任何器材支援，或有任何問題，都能適時地協助與幫忙。會前一週，實驗室同學的加入，更注入了新的活力與能量。不論是事前的開會、打掃，碩一、碩二的同學都同心協力地幫忙。在會議期間，每個人都展現了最佳的狀況，場內的計時人員、場外的垃圾分類、活動攝影等等，因為有每一雙認真的手，讓事情可以一切順利。

這五天國際研討會，更令人佩服的是與會的學者。不論是千里迢迢克服萬難而來，或是就近把握吸收新知的參與，每個session都有他們認真研究與分享討論的身影。每天都有人不到八點就來報到，每天的活動從早到晚，無論是第一天的Poster session、第二天的Rump session、第三天的參訪與餐聚、第四天的實驗室參觀（感謝楊志忠教授安排），或者是最後一天的Workshop，每一天都很充實。

難得半天的參訪活動，也感謝老天爺給了我們和煦陽光和舒爽微風的好天氣！我們在故宮裡穿越時空，瀏覽古物文明。在台北101的觀景台，眺望整個大台北的山河與城市，聆聽風穿過排欄的哨響。我們行過空橋，在夕暉中攬見城市的新舊風貌。晚上餐會時，自由愉悅的交流，連離開時，城市街頭的音樂也讓人步履輕快，倍感美好。希望藉此國際研討會，不只促進了學術的交流，也增進國際對台北台灣的親近和了解。

NUSOD 2015為期五天的國際研討會，感謝與會者的共襄盛舉與互相交流，感謝主辦的臺灣大學光電所和NUSOD Institute，還有贊助的IEEE（電機電子工程師學會）和科技部。此次活動亦感謝台灣會展領航計畫—經濟部推動會議展覽專案辦公室贊助的各種地圖和文宣贈品，提供與會者所需，也拉近彼此間的距離。感謝廠商的盡力配合，感謝參與工作團隊的每一個人，感謝我們一起完成了一件美好的事！


第一天全體合照	報到處


Meet Taiwan給國外學者的初見禮	論文報告與交流


Poster Session	Rump Session


參訪故宮	工作團隊合影

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

臺灣大學光電所黃升龍教授

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.

論文題目：電阻式記憶體之多功能應用

姓名：康振方指導教授：曾雪峰教授

摘要

利用脈衝雷射蒸鍍系統(Pulsed Laser Deposition)成長铋錳氧(BiMnO₃)薄膜，此薄膜應用於電阻式記憶體上具有優異的穩定性與良好的奈米燈絲再現性。如圖一，利用高解析穿透式電子顯微鏡觀測薄膜內奈米燈絲之物理特性可計算單一奈米燈絲元件所需操作能量需3.8 fJ。由於電阻式記憶體具備奈米燈絲自形成之特性，藉由電子驅動設備可調控奈米燈絲之成長，將此特性應用於提升熱電特性ZT獲得顯著的改善，如圖二，奈米燈絲不僅扮演電的良導體同時也成為熱的主要傳播路徑。


圖一	圖二

論文題目：高環境穩定性之多功能元件在全透明與可撓曲電子上之應用

姓名：楊伯康指導教授：吳志毅教授

摘要

近年來隨著穿戴式電子 (wearable electronics)的興起，全透明與可撓曲元件的發展也受到了極大的關注。其中最優先的考量便是在記憶與儲存元件部分。如圖一，我們利用過渡金屬氧化物與石墨烯(Graphene)製作出具有高環境穩定性的全透明記憶體 (transparent memory)。此外，多功能與高穩定的供電源，是任意電子系統都需要考量的議題。如圖二，我們也利用紙設計出一種新型發電機 (nanogenerator)，此類發電機不僅低成本且容易製作，對於未來電子系統設計上，也提供了另一個契機。


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、林暐杰 —

雷射制導火花

放電被廣泛應用於各個領域，例如：電焊、微機械加工和內燃機點火等。儘管普遍應用於生活之中，控制和塑造放電軌跡沿著特定路徑仍為一重要的挑戰。如今，Matteo Clerici 和他來自加拿大、英國、中國、法國、美國的同事們發表了一特殊塑造雷射光束的方法可以完成此壯舉(Sci. Adv. 1, e1400111; 2015)。

此研究探討了三種光束，分別是：標準高斯光束(standard Gaussian beam)，貝塞爾光束(Bessel beam)和艾里光束(Airy beam)。這些光束都由鈦藍寶石雷射所產生，並且傳送至兩個線電極之間。光束的半高全寬為10 mm，並選擇輸入能量為15 mJ，脈波寬度為50 fs。

圖1、雷射制導放電（左圖），不同光束型態產生放電(A到C)。其中包括藉由透鏡聚焦所產生的標準高斯光束(A)，利用旋轉三稜鏡所形成的貝塞爾光束(B)，以及由二元相位移光罩所形成的艾里光束(C)，綠色表示為雷射，電漿通道是藍色，放電則利用白色描繪（右圖）。不同的光束形式對應不同的強度分布。

該系統架構的概念是利用雷射脈衝電離兩電極之間的空氣，以創造一個被需求的放電路徑。其中兩電極被施加一高電壓約為15 kV（而空隙間距約5 cm）。

貝塞爾光束和艾里光束能創造規律的放電路徑，然而在高斯光束的情況下，放電路徑相當紊亂且無法預測。作者認為造成此結果差異的原因是不同光束有著不同的電場強度分佈，貝塞爾光束和艾里光束之中央高強度鋒值的繞射寬度分別約為7 μm和20 μm，比高斯光束的直徑（約50 μm）小許多。此國際研究團隊更進一步研究此三種光束的電擊穿現象，並發現艾里光束和貝塞爾光束的電擊穿電場分別小3.5倍和10倍。

更令人訝異的是，研究團隊發現即使兩電極之間有障礙物，雷射制導放電仍可發生（如圖2所示）。在貝塞爾型和艾里型的傳播情況下，光束遇到障礙物後會自我恢復，而且放電軌跡幾乎不受到影響。

圖2、障礙物放置在控制的光束路徑中所造成的影響。(A),(C)和(E)分別表示高斯光束，貝塞爾光束和艾里光束，不同光束最強烈的部分（照片中的藍光螢光）是如何被外加的障礙物所修改。

根據論文的其中一位作者Matteo Clerici所說，接下來的挑戰是找到這種技術的限制，有兩個問題仍須解決，分別是：可以將放電彎曲到多少？與可以控制多大的電流傳輸量？

參考資料：	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).

版權所有國立臺灣大學電機資訊學院光電工程學研究所 http://gipo.ntu.edu.tw/
歡迎轉載但請註明出處 http://gipo.ntu.edu.tw/monthly.htm/