第129期 2017年5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:2017.05.30
 
 

本所黃升龍教授、黃建璋教授、吳肇欣教授榮獲106年度「國立臺灣大學電機資訊學院學術貢獻獎」,特此恭賀!

本所吳肇欣教授榮膺106年度「國立臺灣大學電機資訊學院何宜慈傑出年輕學者」,特此恭賀!

本所6月份演講公告:

日期

講者簡介 講題 地點 時間

光電所專題演講

6/9 (Fri) 陳建任董事長
聯亞光電股份有限公司
待訂

博理館
101演講廳

16:30~18:00
6/16 (Fri) 王俊凱博士
臺灣大學凝態科學研究中心研究員

從飛秒到奈米,從基礎到應用:我的光學路(From Femto to Nano and From Fundamental to Applications: My Optical Path)

博理館
101演講廳

16:30~18:00

 

 

 

 
 
4月份「光電所專題演講」花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 106年4月28日(星期五)下午4時30分
講者: 果尚志主任(國家同步輻射研究中心)
講題: Fiat Lux: Advances in Cutting-Edge Light Sources
  果尚志主任於4月28日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。果主任本次演講題目為「Fiat Lux: Advances in Cutting-Edge Light Sources」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

 果尚志主任(右)與本所所長林恭如教授(左)合影

 

5月份「光電所專題演講」花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 106年5月5日(星期五)下午4時30分
講者: 劉素齡人資處長(台灣美光台灣人力資源營運中心)
講題: DRAM與我的未來
  劉素齡人資處長於5月5日(星期五)經由經濟部投資業務處介紹蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。劉處長本次演講題目為「DRAM與我的未來」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

 劉素齡人資處長(右)與本所彭隆瀚教授(左)合影

 

時間: 106年5月19日(星期五)下午4時30分
講者: 高健榮總經理(啟碁科技)
講題: 天線工程師到企業經理人的學習分享
  高健榮總經理於5月19日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。高總經理本次演講題目為「天線工程師到企業經理人的學習分享」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

 高健榮總經理(左)與本所張宏鈞教授(右)合影

 

 
 
     

~ 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 ~

【之五】

撰文:光電所碩士班學生陳廷豪

根據我在歐洲生活一年的感想,發現只要敢講英文並且講得很有自信,基本上不會有溝通上的困擾。由於歐洲也只有英國和愛爾蘭是以英文為母語,其餘國家都有各自的語言,因此在用英文溝通時,都是用簡單的英文字彙且講話的速度較慢,我反而在旅行時,遇到一些美國人,講起英文批哩啪啦,超級快!字與字之間連在一起也沒有抑揚頓挫,導致我反而聽不懂美國人講英文。另外歐洲人的英文都非常好,由於歐洲國與國之間的交流實在是太頻繁了,開車一不小心就到其他國家了,在不會他國語言的情況下,都會用英文溝通,也因此歐洲大部分的人都會講英語。同時我也與幾位歐洲朋友聊到英文能力的問題,他們學英文的時間不會比台灣人早,但他們經常講英文,所謂熟能生巧,英文是一項工具,當你經常使用時,就會很熟練!

我最常練習英文的場所是宿舍的廚房和青年旅館。一開始在廚房聊天時,我有時聽不懂其他國際生的英文,但他們又講得如此有自信,害我懷疑自己聽力有問題,後來才發現他們的發音不一定比自己標準,然而重點是他們講得很自在很有自信,讓人以為他們英文很好。因此我也試著有自信地去講英文,收到不錯的成效,漸漸也就比較敢開口!在外旅行,住青年旅館是絕佳練英文的地方!由於你會有其他的室友,所以簡單的問好,像是"Where are you from?"就可以開啟一連串的對話。再進一步的話,還可以相約一起玩樂呢!像是在拉脫維亞旅行時,我們就把德國的室友約出去一起吃早餐,並且互加Facebook為好友!另外還記得有一次在酒吧喝酒時,被一對來自愛爾蘭的情侶邀過去一起喝酒,幾杯酒下肚後,講起英文也就不太有拘束,不怕文法錯或是發音不標準,講了就對了,還因此被愛爾蘭情侶誇獎英文很流利呢!

在啤酒王國比利時,平常的休閒活動當然就是到酒吧喝酒聊天啦!在酒吧翻開menu,酒的種類琳瑯滿目,每次挑酒都變成一件難事。比利時的酒有苦、有甜、有不同酒精濃度、有不同香料、分成瓶裝或是木桶酒,所幸吧檯的人都很專業,直接將你的需求跟他們講,他們就能為你選出一瓶不錯的啤酒!在酒吧可以選擇坐在有桌子的位子上或是吧檯,然而我傾向坐在吧檯,因為可以趁機找吧檯的人聊天,所以即使一個人去酒吧也不用感到孤單,另外很多關於酒的知識我都是在吧檯問出來的,練英文之餘還可以長知識,真是一舉兩得!

至於有大於兩天的連假時,當然就要去別的國家!由於歐洲有很多航空公司,彼此之間競爭激烈,也因此機票非常便宜,早一點訂機票,往往可以撿到便宜!更因為國與國之間很近,所以到多個國家旅遊更變成一件輕而易舉的事情。

圖一、與愛爾蘭情侶在酒吧喝酒

圖二、與在青年旅館認識的德國室友吃早餐

【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生吳鎮國

很多人來歐洲前會擔心自己的英語能力不夠,會不會到國外不適應各種生活、研究、修課、社交等。這些擔心都是多餘的,歐洲的不同文化種族交流比台灣更頻繁,遇到英語能力水平不一、不同口音的人是很正常的。有遇過拉丁語系國家的交換生,口說能力比較弱,有時只能一直用單字來表達聊天,但他還是可以一起開心玩、交到朋友,只要敢開口就不怕沒人聽你說。雖然對於英語能力的問題,我是很樂觀地看待,但是其中還是偶有困難,特別是修課的時候。由於修課時要持續聆聽老師講課,有時稍有不慎,前面段落沒聽好,就會無法理解後面講課內容的前因後果,特別是有些老師來自法語區,口音會比較重,加上課程是視訊課程,訊號不清楚,如果課前不預習會很難理解課程的內容。而日常生活上,比利時的荷語區語系也許跟英語比較接近,口音適應上比較沒有那麼大的問題。

圖一、與三五好友在自宅聚餐

除了生活及學業,如何找到娛樂調劑身心、紓解壓力也是我生活很重要的一部分。比利時的店家普遍七點就關門,不像台北晚上逛街生活正要從七點開始,一開始有些許的不習慣。平日晚上的娛樂就是到酒吧喝喝酒、看電影或者三五好友在各自的家裡喝酒開party。比利時的地理位置非常好,位於歐陸的中心,到其他國家旅行很方便,我也常利用課餘及週末出去旅行,尤其是利用廉價航空非常便宜的機票就可到鄰近的國家走走,去認識不同國家的人,利用青年優惠看許多的博物館、美術館、古蹟、教堂。旅行的路上和不同國家的旅人都是用英語交流,從西邊到東邊無一不是如此,也因此我感受到英語的威力,能把不同背景的人交織起來,也勉勵學弟妹多學好英語,就會有機會體驗到世界的廣大與多元。

圖二、免費參觀的教堂是我閒暇沒事常去參觀的地方。除了美麗的建築結構、圓頂及彩繪玻璃,還會有些歷史文物。右上圖為根特主教與清末或民國初年的中國的交流。

【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生陳世昌

在UGent的這一年,適應期最長的應該就是語言差異了吧!

根特位在比利時的荷語區,大部分的居民除了荷蘭語之外,普遍也都能用英語流利地跟外國人溝通,由於我們一行人都沒有事先學過荷蘭文,因此在歐洲的日子主要都是用英語去跟外國人交流。在台灣的教育體制下,大多數學生的口說與聽力能力都比較弱,在溝通上容易產生許多障礙,這使得我剛到比利時還人生地不熟之際倍感挫折,常常無法流暢地表達自己的意思。還記得剛到根特後沒幾天,我和鎮國及廷豪一起去參加了一場Speed Dating,這是由UGent的一位牙醫系學生Alex以私人非營利的方式舉辦的活動,所有的UGent國際學生及當地居民皆可報名參加。在活動的當天晚上,約莫來了100多個人,大家就坐在很長一排的長桌兩側,喝著啤酒邊聊天去認識坐在你對面的陌生人,約莫5到10分鐘之後,長桌一側的所有人員就會往旁邊順移一個位子,繼續開始認識下一個新朋友;過程中,我們3個總是用斷斷續續的英文搭配著一大堆的比手畫腳,努力地去介紹自己與台灣的文化,在當下一對一的緊張氣氛中,早已將羞恥心丟到一邊,也不去計較自己講出來的句子文法和用詞是否正確,腦海中只剩下要如何盡力地將資訊傳達出去並維持對話的連續,自己事後想起來總覺得很糗,幸好那時的新朋友們都很有耐心地跟我們交流。之後的幾個月內,我們便以這種方式去溝通並度過這段艱苦的適應期,而自己也漸漸地明白,其實語言這種東西就是這樣,無論是從中文轉換到英文環境去生活,或是在課堂上從熟悉的理工領域跨到陌生的商管領域,一開始常常會覺得不得其門而入,但是只要不顧羞恥心地硬著頭皮不斷嘗試去講去用,漸漸就會進步很多,也能較有效率地與他人溝通。

娛樂的部分,我除了長假時會去旅遊之外,平常最常做的就是逛超市及喝啤酒。

在台灣時從來都不覺得逛超市是一件有趣的事情,但是在根特,這卻成了我一大樂趣來源。常常在下課後拎著購物袋跑去逛附近的超市,慢慢地在蔬果區構思接下來幾天的菜單,就像個小廚師一樣任自己隨意揮灑。另一方面,在選購商品時也會很好玩,因為有時一整排的食用油或調味料都是一些在台灣不太常看到的種類,這時看不懂荷蘭文的我,總要自己觀察研究好一陣子,或是鼓起勇氣去問附近的人才能搞懂它們之間的差異,然後又得仔細思考要將為數不多的選擇機會用來嘗試哪一個商品;而一樣的情況在餅乾區更令我傷透腦筋,因為映入眼簾的餅乾不少都是以前沒有吃過的,尤其是各式各樣的洋芋片,每一種都很想要嚐嚐,可是在有限的金錢和健康考量下,常常都要猶豫很久,秉持著以後可能就不太容易品嚐到的原則,我幾乎每一次離開超市時都會順手買個一、兩包洋芋片,然後說服自己等到明年回台灣後身體就可以恢復健康了……

比利時啤酒種類繁多又極為有名,一間間富有個人特色的酒吧也應運而生,因此在根特不管是國際交流學生或是當地學生,都很喜歡在晚上三五成群一起去酒吧小酌,大家可以分享自己國家或生活的趣事,也可以在足球賽時為支持的足球隊進球得分喝采,這些點點滴滴都成為我們在根特的一大娛樂來源。

【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生王怡文

說到語言,一開始必須先介紹一下比利時的語言劃分。比利時總共有三個官方語言,分別是荷語、法語和德語。只有一小部分靠近德國的人口是說德語,其他約有六成人口說荷語、而四成人口說法語。先不理會他們複雜的政治劃分,我們可以簡單地以布魯塞爾大略做個區分。基本上,布魯塞爾以北的區域是荷語區、布魯塞爾以南的區域是法語區,而布魯塞爾本身則是雙語區,因為畢竟是首都區。當然還有一些例外情形,我指的是在布魯塞爾以北但是卻說法語或是在布魯塞爾以南卻說荷語的一些小區域,這些只要去之前稍作確認即可,平時並不需要擔心。。

你可能會覺得,明明比利時大半人口都會說英文,我們在學校或日常生活中也都能用英文順利地跟其他人溝通,那為什麼還要注意身處哪一個語言區?其實道理很簡單,如果你會說當地語言就可以拉近和其他人的距離,就像在台灣遇到會用中文問好、問路、買東西的外國人,我們也會覺得親切感大幅增加。基於這個理由,再加上要在根特待上一年,我去學了一個學期的荷蘭文,不過這樣的程度當然只是入門中的入門,很難跟別人有完整的對話。但是這對日常生活還是有一些幫助,像是去餐廳吃飯時可以看懂菜單、可以聽懂火車和公車的報站語音、買東西的時候知道什麼東西在打什麼折扣…諸如此類。而且有時候當你用彆腳的荷蘭文試圖點餐或和店員打招呼(然後再用英文問他們問題),他們似乎也會對你比較和善,因為感覺上好像你有認真想要融入這個地方一樣。其實我覺得不管待在哪個地方,就算只是短期旅遊也一樣,只要記住當地語言的請、你好、謝謝、對不起…等等的詞語,並且時常掛在嘴邊,別人都會更加友善地對待你。

不過的確,大部分的時候我們是用英文和別人對話。我個人覺得比利時有一個非常多元的環境,可能是因為它和荷蘭、德國、法國等大國接壤,也可能比利時的許多城市一開始都是貿易大城,讓他們很善於和別人溝通,也習慣於排解各種問題;加上比利時本來就是一個多語言的國家,再多學一個英文也不是什麼特別的事情,因此比利時人會英文的比例非常高,在實驗室遇到的人更不用說,每個人的英文能力都非常強。我們在台灣學習英文主要是著重在閱讀和寫作,不過到了這樣純外語的環境才愈發突顯聽力和口說的重要。聽力遇到最大的問題我覺得是說話速度和口音,因為在實驗室的人英文都有一定水準,導致大家講話速度都不慢,再加上各種口音,這讓聽懂一句話變得更加困難。而口說部分則是因為在台灣比較少說,有時候會一時找不到字句來描述自己想說的話,而讓說話變得斷斷續續的。一開始我花了不少時間適應,剛開始做實驗的時候連一些實驗器材的名稱都聽不太懂,不過只要多聽、多說、多問,溝通能力一定會大有進步。

有時候我們會執著於一定要說出文法正確的句子,有時候我們也會因為思考著對方說的上一句話而錯過他說的這一句話,我們因為種種原因而把溝通想得很複雜很麻煩,不過這只是一個大家相互了解的過程,語言也只是一個我們需要的工具。只要敢開口、努力聆聽和學習,我們的工具箱就會愈來愈齊全,和別人的溝通也將會愈來愈容易。【精彩內容,下期待續~】

 

 

 
     
 
 

Variable focus microlens array with curved electrodes

Professor Guo-Dung J. Su's laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 蘇國棟教授

A liquid crystal microlens array with a curved electrode is proposed and fabricated. The fabrication process consists of two parts: microlens array fabrication and liquid crystal cell assembly. Utilizing the hydrophilic confinement effect, an inkjet printer, and the replication process, a microlens array on a glass substrate is fabricated. PEDOT:PSS is spin-coated on the microlens array to form a curved electrode, and the microlens array is flattened by SU-8 photoresist and assembled with ITO glass. From interference patterns, the focusing power range is from −47.28 to −331 diopters under 10 V and it agrees well with theoretical calculation. This technology could be useful for optical zoom systems or focus-tunable lens applications.

Fig. 1. The image performance of the liquid crystal microlens array at (a) V = 0 and (b) V = 10

Fig. 2. Optical power at different voltages

 

Blue organic light-emitting diode by exciplex sensitized triplet-triplet annihilation

Professor Jiun-Haw Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 李君浩教授

Energy up-conversion was achieved by exciplex sensitized triplet-triplet annihilation (ESTTA) process in an organic light-emitting diode (OLED) with blue emission. As shown in Fig. 1 (a), carrier recombines to form the exciplex, which serves as the low-bandgap sensitizer. Then, triplet exciton transfers the energy to the wide-bandgap emitter with triplet-triplet annihilation characteristic for blue-light generation. Fig. 1 (b) shows the emission spectra from this blue ESTTA-OLED under different voltages. Emission with peak at 430 nm (corresponding to 2.9 eV) was observed under 2.2 V driving. The driving voltage was lower than the photon energy which demonstrated the up-conversion process in this ESTTA-OLED.

Fig. 1. (a) Schematic diagram of ESTTA process. (b) Emission spectra from the OLED under different driving voltages.

 

 

     
 
 
論文題目:被動矽光波導元件之寬頻響應最佳化設計

姓名:傅柏翰   指導教授:黃定洧教授

 

摘要

本論文包含二個研究主題,第一部分為抑制在絕緣層上矽光子平台之垂直槽狀波導環型共振腔之極化相依性之設計方法,意即在考慮波導色散下,使準TE 與準 TM 模態之極化相依性在寬頻帶中達到最小。本論文之設計利用垂直槽狀波導之幾何結構,與過去發表文獻相比能夠增加一個可用設計維度。藉由調變矽波導及溝槽之寬度,可控制準TE 與準TM 模態之等效折射率以及在寬頻帶中之色散行為。因此,我們可以獲得在通訊波段(1510−1590 nm)中使元件之極化相依性達到最小值之設計參數。

第二部分為任意比例寬頻光耦合器之設計方法,而最佳化設計參數可藉由基因演算法求得。在設計流程中,我們將元件幾何離散化成多段小區段,而每一小區段皆由梯形構成,而其中每一截梯形之耦合係數與傳播常數皆為最佳化之變數。藉由建立針對耦合係數與傳播常數之對照表。此最佳化設計亦可使用較嚴謹之數值方法: 光束封包法以及有限元素法作進一步驗證,其結果與耦合模態理論相當吻合。在波長範圍為1530−1630 nm中,對於任意比例之光耦合器皆可達到近乎無波長相依性之頻譜響應。

圖一、槽狀波導環型共振腔準TE與準TM模態之頻譜響應,(a)與(b)圖為針對吸收係數之不同設計。

圖二、利用基因演算法設計之3dB寬頻耦合器之光能量分布圖與寬頻帶之計算結果,其中光束封包法以及有限元素法之計算結果與耦合模態理論相當吻合。

 

 
 
 

— 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、王子聖 —

光子束縛態

連續束縛態(Bound states in the continuum, BICs)為一個系統的反直覺之特徵模態,其存在於能量洩漏出系統的連續光譜範圍內,但它們本身卻是不會衰減的局部共振模態。BIC是一種侷限在開放系統中的波,通常波在一個開放的系統中會逃離,但BIC卻不會。BIC已經在包括空氣中的聲波、水波、固體中的彈性波以及電磁波等不同環境中被報導過。

加州大學聖地牙哥分校雅可布學院的電機工程教授,同時也是研究團隊的領導者的Boubacar Kanté教授表示:因為BIC雷射(見圖1)具有非常規特性,所以能夠提供現有的雷射技術還沒有實現的獨特的性能。(Nature 541, 196–199; 2017)

到目前為止,BIC的實驗觀察僅限於被動系統,且BIC雷射的實現仍然是遙遙無期。現在,美國加州聖地牙哥大學的Ashok Kodigala和其同事報告了在室溫下來自光泵浦BIC腔的雷射現象。

圖1、BIC雷射之示意圖。

共振腔在量子力學到電磁學的波動現象中有基礎性的作用,並決定雷射器的時空物理特性。BIC腔具有四重對稱性,由一個懸浮在空中的半導體圓柱形奈米共振器之週期陣列組成(InxGa1–xAsyP1–y多重量子井表現出的光學增益大約是在通信波長為λ = 1.55 μm)(見圖2)。奈米共振器由支持橋樑網絡互連,以確保系統的機械穩定性。其結構是由電子束光刻和反應離子蝕刻技術定義出來的圓柱狀奈米共振器所製成,然後再按照濕蝕刻步驟來成膜。奈米共振器的結構和厚度分別是1.2 μm和300 nm。

圖2、InGaAsP多重量子井圓柱形奈米共振器陣列,懸浮在空氣中的傾斜電子顯微鏡照片。

運用三維有限元素法之特徵頻率求解法建立系統模型。具有明顯品質因子的三種模態被發現為:一個雙簡併模態(模態1和2)和一個單簡併模態(模態3)。模態1和模態2的品質因子強烈依賴於奈米共振器的半徑,並在最佳半徑為528.4 nm時達到最大(見圖3)。在這個最佳半徑,模態1和模態2完全脫離輻射連續,從而成為所謂的束縛BIC。應當指出的是,模態1和模態2對於對稱性破壞的擾動相較於模態3來說是不太敏感的。Kodigala表示這在設備設計方面是最重要的,製作容差相較於依賴對稱保護模態而言,對於束縛BIC的影響更小。

圖3、BIC腔的設計與其複雜色散關係。

在室溫下實驗觀察BIC腔的雷射現象。BIC腔由泵浦雷射激發(λ = 1.064 μm, 脈衝持續12 ns),光譜發射為泵浦功率和奈米共振器半徑的函數。雷射現象發生在波長為1.5514 μm,探測限線寬約為0.33 nm。理論預測,閥值功率變為最小接近最佳半徑528.4 nm。相應的閾值功率為56 μW。

Kanté教授表示:該研究是概念驗證的成功展示,他們的確可以透過BIC現象實現雷射發射,值得注意的是,他們能夠得到8×8粒子大小的表面發射雷射陣列。相比較而言,廣泛應用於數據通信、高精度感測器的雷射是垂直腔面發射雷射(VCSEL),該雷射的尺寸大約為BIC雷射器的100倍左右,因此需要更多的能量來實現雷射驅動。Kanté教授還補充說當前應用廣泛的VCSEL雷射將來可能會被他們稱之為光連續束縛態表面發射雷射(BICSEL)所取代,原因是BICSEL雷射設備更小且功耗更低。

參考資料:

1. Noriaki Horiuchi, Fundamental optics: Photonic bound states, Nature Photonics 11, 148 (2017)

doi:10.1038/nphoton.2017.17
2. Ashok Kodigala, Thomas Lepetit, Qing Gu, Babak Bahari, Yeshaiahu Fainman, and Boubacar Kanté, Lasing action from photonic bound states in continuum, Nature 541, 196–199; 2017.

doi:10.1038/nature20799

http://www.nature.com/nphoton/journal/v11/n3/full/nphoton.2017.17.html

   
 
 
 
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