第121期 2016年8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:2016.08.30
 
 
     

光電所參與歐盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 碩士雙學位計畫  系列報導 ~

【之八】

撰文:光電所碩士班學生程筠婷

秉持著“Work hard, play hard”的生活態度,在研究之外,旅行勢必是這趟歐洲之旅的另一個大重點!

對我而言,旅行是一個廣義的定義,不論時間長短、計劃與否,接觸不同的文化、景點、挑戰、朋友等等都是旅行的一部份,換句話說,生活即旅行,旅行即生活。

而在一年的EMSP學程中,較長的假期有開學前、聖誕假期、完成論文口試三個時期可以從長計議,平常則適合週末或散步的隨性小旅行,當然,任何機會我都不會放過!

開學前一週的某天晚上,我們聊著蘇格蘭高地美麗的風景,隨口提議租車住宿十分方便可以馬上出發,心動不如馬上行動,當天晚上立馬租好車並搞定第一天的住宿,隨即開始我們的第一趟旅程!蘇格蘭為左駕,且高地車輛少,幾乎沒有紅綠燈,交叉路口也是以圓環代替,以禮讓右側來車為原則,大家都很遵守規則,反而減少了等待的時間,加速了車輛的行進。而這一路上我們邊開邊查景點,或走或停,時快時慢,深深地被大自然感動!路途中,也遇到了許多有趣的事,像是我們載了一個從倫敦來的hitchhiker,以前常想到國外當個hitchhiker,沒想到最後竟然是在國外載了一個當地人。還有一天很晚到達目的地,只剩超商微波食品、旅館卻沒微波爐時,遇到熱心的店員叔叔帶我們到他們的員工休息室,幫我們把食物加熱,還與我們分享了他的生活,原來他的專長是貼壁磚,好多人想請他幫忙,但他也很喜歡在超商工作,所以平日在超商、假日去貼磚,感覺很愜意,正如高地與蘇格蘭的文化!

一週的旅程回來,身心放鬆後,也讓我更有能量集中精神在接下來緊湊的課程!上課之餘,也開始計劃下一趟旅行,三個月後的聖誕假期,已經找好朋友們一起去倫敦、時尚之都巴黎跟夢幻北歐。

這次我們決定體驗不同的旅行方式,嘗試入住Hostel,也就是便宜的青年旅館,特色是與其他背包客共房,有廚房設備可以自己烹飪,大部分的旅客喜歡在交誼廳和各地來的其他背包客聊天,或是直接一起出遊,是很快認識更多朋友和不同國家的方式。

除了hitchhiker、hostel,歐洲也很流行提前預訂超便宜的跨國公車或火車,還有Blablacar共乘。

為不虛此行,在碩士論文完成後的一個月旅行中,我嘗試各種可能的旅遊方式。從比利時搭5磅(約台幣150元)的凌晨跨國巴士到盧森堡,從法國尼斯搭一對要開往義大利的情侶的車到米蘭看世博,在慕尼黑參加當地的一日遊行程到奧地利的阿爾卑斯山脈附近的因斯布魯克,或是決定好地點找最便宜的方式抵達,或是在旅館、市區看看當地人來人往度過一天。

過程中曾經訂錯飯店多花了一筆錢,曾經隔天可能沒地方住,曾經遇到熱心的老公公老婆婆用我聽不懂的德語跟我介紹各個山頭,曾經遇到來自臺灣的旅伴,曾經累得倒頭就睡,曾經遇到室友抓虎頭蜂做研究,曾經一個人住家庭式套房,曾經…,更多的時候被大自然所震攝、被各式各樣的人所感動、也更認識自己!

回顧這一年,真的很充實,無論是知識上還是心靈上!特別感謝!【全文完】

圖1、蘇格蘭高地租車之旅

圖2、在Hostel自己煎蛋餅

圖3、北國瑞典Oslo機場雪景

圖4、阿爾卑斯山脈—法國夏慕尼

圖5、阿爾卑斯山脈法國夏慕尼雪景

圖6、阿爾卑斯山南針鋒纜車上眺望

圖7、從尼斯到米蘭的Blablacar共乘夥伴

 

撰文:光電所碩士班學生陳帛鈞

在比利時半年多的時間,除了碩士班的忙碌研究之外,我也一直在找尋當地的實習機會,想藉著在歐洲的這一年,可以有機會實習,更了解不同國家的工作文化等等。從一月多寒假結束之後、到達比利時布魯塞爾開始,我就有陸續注意工作實習的機會,總共參加了三個不同的Job Fair。一個是VUB(布魯塞爾荷語區自由大學)辦的Job Fair,位置也就在我的學校VUB的禮堂裡,如下圖左海報,再來就是根特的IEEE Job Fair,以及魯汶的比利時理工科最大的VTK Job Fair,在不同的Job Fair中投遞自己的CV給不同的公司,並且和公司的主管對談,瞭解更多不同職缺有關的事情。關於寫英文CV以及比利時的CV慣例,我有到VUB 的Career Center去諮詢,裡面的工作人員很熱心地幫助我修改履歷,也提供我很多關於Job Fair的資訊。其中魯汶VTK Job Fair的場地非常大,約與南港展覽館的場地差不多,當天容納近百家公司的攤位。在活動之前要先報名,並且註明自己是哪種分類領域的工程師類別。活動當天進去之後,要領取一個根據不同的工程師類別區分特定顏色的手提袋,以及幫求職者製作的簡單名片,約好幾十張,方便與廠商互動,並且還有小餐點的餐卷和飲料券(下圖右中是用餐區域的桌子和我喝的飲料),規劃得很不錯,建議之後的學弟妹有興趣可以留意一下!

由於需要回臺灣當兵所以實習期間不夠長,也因為要當兵不能找正職的工作,或是許多比利時的公司都要求荷蘭語語言能力等種種阻撓,經過幾番有去無回的投遞申請過程後,很幸運地在一個根特大學教授在EMSP臉書社團發的實習徵才貼文中,找到了一個我很有興趣的實習機會,而我最後也幸運地能在TE Connectivity 的Optics R&D部門裡面實習。其實在VUB我所待的B-PHOT(Brussels Photonics Team)實驗室,跟比利時或甚至是歐洲的光電相關公司有密切的合作,因此每年B-PHOT或是根特大學光電領域的老師都會接到這些公司的資訊(有不少是這些實驗室的spin-off),要幫忙找畢業生或學生來實習。另外,一般的光電碩士班學生或是修習EMSP完整兩年課程的同學們,可以選一堂在暑期實習的課,計入畢業學分,等於是多花一個暑假的工作經驗,也同時可以取得學分,而我們臺大過去的同學,在第二年的EMSP課程中,就沒有機會可以選擇實習這門課,因此教授也不會主動幫忙我們找尋實習的機會。

在電話面試過之後,就開始實習文件的處理,因為暑假期間正值歐洲的vacation,許多主管或是教授都出去度假了,因此花了一段時間確認實習的時間點,終於一切就緒。第一天,總是令人特別緊張,如同國小一年級開學第一天、國中上學第一天,或是第一天踏上這個歐盟光電學位學程的旅程時。第一天的實習,我坐上地鐵到達布魯塞爾中央火車站,轉乘火車到魯汶,接著再轉乘公車,才抵達實習的公司TE Connectivity。

由於跟我的supervisor約8:30,一路上我帶著擔心遲到和第一次到公司上班的緊張心情抵達大門口,開始了我六個星期的比利時實習生活。我的supervisor主要有兩位,一位是聯絡主辦實習計畫的Stephane,另一位是R&D Optics Group的leader—Jan。Stephane第一天帶著我和另外一位實習生一起做職業安全介紹還有公司的簡單導覽,並且分配辦公室等等。

我主要的工作是研發光纖影像檢測系統,使其能在手機上面使用,並且開發影像驗證的軟體演算法與光學系統的整合等等。這個主題十分有趣,也十分吸引我,最重要的是我的supervisor Jan給了我很大的自主空間。其他來自VUB或是LU Leuven的實習生,需要實習這門課的學分,也因此被指派比較容易達成或是有結果的題目,像是量測光纖的表面和連結等等;相較之下,我的題目十分有挑戰性,重點是要在短短的幾週內完成。一開始我也是從市場的survey開始,比較現存市場上類似的產品,做差異分析和優劣比較等等。再來一直跟Jan以及其他和這題目有關係的不同領域資深工程師們討論,不斷修正與確認我可以有機會達到的目標和成果,他們其實一直不看好我能夠在這短短六週做出什麼東西來,跟我說做多少算多少,一方面也一直告訴我什麼是可能的、什麼是不可能的,逐漸地讓我修正往比較適當的開發方向以及明確的目標。

我其實蠻感謝Jan(上圖右)給我很多空間,自己獨立作業這個產品的開發。他一開始跟我解釋光纖的連結器、帶我去實驗室中看現行在市場上有的檢測儀器和軟體規範等等,最後我用MATLAB寫出一個影像驗證的程式,可以驗證光纖的連結,並且可以在Android手機上面得到處理結果。在結束實習的那一天,我做了一個presentation,解釋這六週以來的初步產品開發成果,同時demo我寫的程式,包含簡單的MATLAB UI以及可以傳送到智慧型手機上面的功能,並且做誤差的討論等等。這六週的實習,其實很短,但是第一次真正進入公司裡面工作,並且真的自己獨立開發一個沒有接觸過太多的project,最後有幸能在幾週之內有一些初步的成果,我也覺得蠻開心的,是一個很不錯的經驗。另外還有幾位常常跟我討論的資深工程師,其中一位是上圖中的Danny,他有一次藉機跟我分享他的人生觀和態度,受益匪淺。

在新產品的開發上有些成就感之外,和同事間的相處也是非常開心的。有幸認識幾位一起實習的同事們,包括一位中國人、兩位比利時人,還有一個埃及人。一個多月的時間每天一起趕火車、趕公車,下班後偶爾一起去享受魯汶大學學生下午三點就開始喝啤酒的狂歡氣氛(下圖右),聊聊不同國家的趣事,例如在捷運站發送的報紙上看到有趣詼諧的專欄內報導台北被颱風吹歪的那兩隻郵筒,或是埃及的種種。我曾經問埃及朋友畢業之後有何打算?他只回答,什麼打算都可以,但原則上就是不要回去埃及!聽完之後我們第一時間大笑出來,但是笑完之後想到的是,他的笑臉底下可能有多少無奈,多少是來自臺灣的我難以想像的事情?

由於適逢TE比利時光學部門被另一家美商CommScope併購,於是在我實習最後一週時,有一個午餐會,來慶祝新的公司營運開始,因此我們幾個實習生也順便享用了一番(下圖左)。

我很享受歐洲這種有效率的工作環境、工作和生活間平衡的步調。下班之後有自己足夠的時間來認真生活,做自己喜歡做的事情等等,我想這也是我很嚮往歐洲生活的其中一個原因。就如我的另一個supervisor Stephane第一天解釋公司規定時跟我說的一樣,上班原則上就是滿八個小時就可以了!因此,他都七點多或甚至是更早就來了,這樣就來得及在四點多下班,然後可以去接他女兒下課。每天我和中國同事到了四點多就會不約而同地轉頭過去看看他的位置,然後對望一眼笑著用中文說:「老闆走了!」,於是,看著人去樓空、熄燈後的辦公室,我的心裡反而滿滿的,心想著:「原來,這就是愛,這就是生活啊!」。除了工作時間彈性之外,公司裡面還有一個角落是水果及飲料區,可以自己來拿免費的水果和咖啡或茶,我覺得十分不錯!另外公司也有員工餐廳,價格方面也是都比外面的餐廳便宜許多,算是蠻不錯的。不過通常我跟比利時同事都自己帶便當,當比利時的午餐便當,碰到臺灣的便當時,這又是另外一個故事了!像是我有時帶著炒麵或炒飯,加上好幾塊肉,早上先冰到冰箱裡面,中午拿到微波爐加熱,拿出來那一瞬間,可以感覺到很多不認識的比利時同事的目光一直在尋找著香味的來源,於是我常小心翼翼地拿著便當盒,一邊看看左右的人慢慢走到位置上坐下。我總是手持筷子大口咬著我煮的肉,和手拿著土司三明治、怡然自得地吃著的比利時同事Koen,對坐一邊吃飯一邊笑著聊天,而這也是我在歐洲短暫實習生活中愉快的回憶之一。【精彩內容,下期待續~】

 

 

 
     
 
 

Regularly-patterned Multi-section GaN Nanorod Arrays Grown with a Pulsed Growth Technique

Professor C. C. (Chih-Chung) Yang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 楊志忠教授

The growth of regularly-patterned multi-section GaN nanorod (NR) arrays based on a pulsed growth technique with metalorganic chemical vapor deposition is demonstrated. Such an NR with multiple sections of different cross-sectional sizes is formed by tapering a uniform cross section to another through the decrease of Ga supply duration stepwise for reducing the size of the catalytic Ga droplet. Contrast line structures are observed in either a scanning electron microscopy or a transmission electron microscopy image of an NR. Such a contrast line-marker corresponds to a thin Ga-rich layer formed at the beginning of GaN precipitation of a pulsed-growth cycle and illustrates the boundary between two successive growth cycles in pulsed growth. By analyzing the geometry variation of the contrast line-markers, the morphology evolution in the growth of a multi-section NR, including a tapering process, can be traced. Such a morphology variation is controlled by the size of the catalytic Ga droplet and its coverage range on the slant facets at the top of an NR. The comparison of emission spectrum between single-, two-, and three-section GaN NRs with sidewall InGaN/GaN quantum wells (QWs) indicates that a multi-section NR can lead to a significantly broader sidewall emission spectrum.

Fig. 1 (a)-(d): Tilted SEM images of a single-section (sample S), two 2-section (samples T1 and T2), and one 3-section (sample T3) n-GaN NR arrays. (e)-(h): Tilted SEM images after three periods of InGaN/GaN QWs are grown on the sidewalls of the n-GaN NRs in samples S and T1-T3, respectively. (i)-(l): Cross-sectional SEM images of the QW NR arrays in samples S and T1-T3, respectively. Numbers 1-3 are marked for indicating the locations of local cathodoluminescence measurements.

Fig. 2 (a)-(d): Local cathodoluminescence spectra at the three locations for samples S and T1-T3, respectively.

Fig. 3 Normalized photoluminescence spectra of the QW NR arrays in samples S and T1-T3.

 

Coupling Behaviors of a Radiating Dipole with the Surface Plasmon Induced on a Metal Protrusion

Professor Y. W. Kiang’s Laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 江衍偉教授

The coupling behaviors of a radiating dipole with localized surface plasmon (LSP) resonance modes induced on an Ag protrusion in a GaN layer are numerically studied with an algorithm including the feedback effect of LSP resonance to modify the emission behavior of the radiating dipole. Two spectral ranges (400 – 570 and 570 – 800 nm) of radiated power enhancement can be observed. The radiated power enhancement in the long-wavelength (short-wavelength) range is generated through the coupling of the radiating dipole with the dipole and quadrupole (higher-order) LSP resonance modes induced on the protrusion. Because the LSP electromagnetic fields of those higher-order modes are mainly distributed around the tip of the protrusion, which is close to the radiating dipole, the radiated power enhancement is quite effective in the blue-green range even though the corresponding metal absorption can be higher than that of a lower-order LSP mode. Compared with the configurations of surface metal nanoparticle (NP) and embedded metal NP, the protrusion structure has the advantages of relatively higher radiated power enhancement in the blue-green spectral range and relatively lower fabrication cost from a practical application viewpoint.

Fig. 1. Problem geometry of numerical simulation. A truncated-cone-shaped Ag protrusion with the base radius r, height h, and inclination angle θ in GaN is connected to the upper half-space of Ag. The vertical distance between the protrusion tip and the designated QW, which consists of a radiating dipole array in the x-y plane, is d. The lateral position of a radiating dipole is defined as s.

Fig. 2. Normalized radiated powers as functions of wavelength by fixing the distance between the protrusion tip and the radiating dipole, d, at 30 nm and varying the protrusion length, h. The lateral distance of the radiating dipole s is set at s=0. The radiating dipole is oriented along the x-axis. The dashed curve is plotted for the normalized total radiated power of a radiating dipole located in GaN 100 nm away from an air/GaN interface.

     
 
 
論文題目:極紫外光數位全像顯微術

姓名:陳秉寬   指導教授:黃升龍教授、林俊元教授

 

摘要

高亮度短波長同調光源因其於基礎研究與工業應用逐漸增長的需求潛力而亟待發展。隨著植基於啾頻脈衝放大(chirped-pulse amplification)技術所發展之強場雷射的誕生,以更低廉的價格與更小巧的體積產生超短同調極紫外脈衝輻射不再只是個夢想。在第一章及第二章,我們紀錄了實驗室近年在波長為32.8奈米極紫外光雷射的發展現況,汲發能量小於1焦耳的條件下每發雷射即可產生1012顆光子,達到空前的10-5高能量轉換效率。

第三章至第五章聚焦在以32.8奈米波長極紫外光雷射為照射光源的一種新發展無孿生像(twin image)數位全像顯微術。其計算核心—「單全像互投影演算法」(single-hologram inter-projections algorithm)經數值模擬和光學實驗證明其確能有效抑制傳統全像重建術所會遭遇的相位混淆,進而回解可得無孿生像干擾的高解析物體影像。相較於傳統方法,「單全像互投影演算法」全然免除為了攫取正確物體相位所需物體輪廓的預知條件(support constraint),使這新穎的演算法更加適合應用在需要大量計算量的三維體積成像(volumetric imaging)。

圖一、傳統全像重建

圖二、單全像互投影演算法重建


 
 
 

— 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 —

液體玻璃

利用光固化可自由流動的二氧化矽奈米複合材料製造二氧化矽結構,正為玻璃製造開啟了新的機會。該粘性物質,被稱為LiqGlass,是由德國卡爾斯魯厄技術研究所(Karlsruhe Institute of Technology, KIT)科學家的靈感所啟發(Adv. Mater. http://doi.org/f3mkqz; 2016),如圖一所示,它由摻合光固化性單體和光起始劑的無定形二氧化矽奈米粒子(直徑約40奈米)所組成,透過將LiqGlass放到模具中,然後利用紫外線固化並在高溫下進行燒結,LiqGlass可以轉換成任意形狀的高品質固體二氧化矽玻璃,例如:圖二所示的硬幣或餅乾。

圖一、LiqGlass製造過程的工作流程示意圖

  來自KIT的Bastian Rapp說:「我們已經利用這種材料製成微光學和微流體裝置。」「一旦燒結,LiqGlass與熔凝的石英玻璃在光學、化學或機械方面具有相同的性能。」

通常透過使用氫氟酸蝕刻固體玻璃樣品可訂製各種形狀結構。然而這樣的蝕刻是各向同性的,這意味著它是無法製作非對稱結構,如高而垂直支柱或側壁。此外使用危險的酸類並不是方便的製程。

圖二、用LipGlass複製的實例:a) 餅乾和硬幣被成功複製成玻璃樣品。b) 微流晶片由兩層玻璃製成。放大圖顯示晶片和接合的邊緣。

相反的,新的製程方法是簡單地將LiqGlass注入所需形狀的彈性體模具中,然後使用紫外光固化約2分鐘;然後將固化樣品從模具中取出,並加熱以除去有機粘合劑;最終在高達1400℃的溫度下燒結熔合二氧化矽奈米粒子。整個製造過程需要約61小時,並不需要無塵室或任何危險化學品。

該團隊說,在幾十微米的範圍內的特徵尺寸,可以實現只有幾奈米的表面粗糙度。較大且複雜的結構,如:含有中空通道或腔體,如圖二所示的微流體波導線路結構,可以簡單地透過層壓固化多層LiqGlass製成。

複雜的光學零件已經可以使用雙光子聚合的過程,透過雷射光直接寫入聚合物而製成,使用玻璃在一些應用中有其重要的好處,如非常高的光學透明度,高機械強度和無比的耐化學性。

Bastian Rapp解釋說:「目前我們正在開發LiqGlass2.0,可以用於疊加製造,立體微影和3D列印的版本。」Bastian Rapp說:「這將第一次實現,由一個快速成型製程打造熔融石英玻璃3D物體。」他們目前正在為LiqGlass2.0申請專利,並計劃將其商業化。

 

參考資料:

1. Oliver Graydon, Nature Photonics 10, 440 (2016)

doi:10.1038/nphoton.2016.123, Published online 28 June 2016

2. Kotz, Frederik, et al. "Liquid Glass: A Facile Soft Replication Method for Structuring Glass." Advanced Materials 28, 4646-4650 (2016)

doi:10.1002/adma.201506089

   
 
 
 
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