第138期 2018年3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:2018.03.30
 
 

本所3、4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

3/30 (Fri) 葉秉慧教授
國立臺灣科技大學電子系暨光電所

From Master Oscillator Power Amplifier to VCSEL

博理館
101演講廳

14:20~16:00
4/13 (Fri)

Prof. Yoshiaki Yasuno
Department of Research Promotion, University of Tsukuba

Three-dimensional polarization measurement by Jones matrix optical coherence tomography: principle and biomedical application

電機二館
105
演講廳

14:20~16:00

 

 

 

 
 
     

~ 與南京大學(Nanjing University)博士生交流活動 2017  系列報導 ~

【2017 第十屆海峽兩岸光電科技博士生論壇】

(時間:106年10月29日至11月4日;地點:南京大學

【之五】

撰文:光電所博士班學生李家碩(代表團學生隊長)

很榮幸且感激能再次參加海峽兩岸光電科技博士生論壇,體驗了這兩屆論壇發現其寓意不僅止於兩岸學術上的交流,也搭起了兩岸同學間友誼的橋樑。2017是論壇成立10周年,更顯其意義非凡,籌備亦更加謹慎,雖然今年主辦方是南京大學,臺灣大學則是協辦方,然而臺大這邊一路走來也相當艱辛,這次圓滿成功的交流活動都要感謝所長及所辦筱文姊,使得本次論壇能劃下完美的休止符。

2017年寧靜的盛夏,來自光電所的一封通知信,喚起了我去年與南京大學同學分享兩岸種種生活方式與風景的回憶,也激起了我對於南京夥伴的想念與一探富有歷史與文化的金陵之都南京的好奇心。前前後後經過了至少3次的行前會議,當我們搭乘誤點1小時才出發前往南京的飛機抵達時,首先感受的是兩地10度的溫差,然而即使已經是10點的入夜時分,吳興龍副院長、金老師與南京同學依舊熱情地分別在旅館及機場迎接我們,讓我打從心底暖了起來。

海峽兩岸光電科技博士生論壇主要包含學術交流、實驗室參訪及文化交流,在吳興龍副院長及祝世寧院士的開場下,學術交流正式展開。第一天上午有四個invited talk,我方首先由黃建璋副所長精彩演說如何提高台灣光電產業的附加價值拉開序幕,緊接著劉致為教授幽默風趣地分享產業趨勢,之後劉輝教授以模擬加上實做的方式分享如何做出類黑洞的元件,而姜校順教授則利用主、被動微共振腔之間的耦合,使得光的傳遞能達到低耗能、相互間干涉極低;這四場演講著實震撼了我,教授們分享的不僅僅是好的元件特性,而是如何提升元件的價值。學生部分則分成五個主題:photodectors and Display、Two Dimensional Materials and Technology、Metasurface and Artificial Materials、Photoemission and solar cells、Physics Optics,每個部份由兩個學生擔任主持人,第一天下午在台風穩健的周昂昇同學幽默的主持下開始了熱烈的學術交流,雖然每個人研究領域大相逕庭:臺大偏重於工程及製程,反觀南大偏重於光學及理論,但也因為這樣所以可以得到各個不同觀點及角度下的評論以及建議,激盪出以前沒想過的想法以及靈感,例如marangoni pattern,在濕式製程裡很常看到這個現象,但從我所讀到的文獻中卻很少提及,若不是透過這場交流,我也無從得知關鍵字是marangoni pattern,進而探討其背後原因。

除了口頭報告外,為了讓大家更了解各自在做什麼,還有poster session以便大家有更多的時間討論。其中令我印象最深刻的是劉致為老師與朱學藝同學間一來一往的討論,吸引了一群人也跟著思考並參與其中,也因此朱學藝同學得到了最佳人氣獎。海報展覽結束後,便是這個會議的重頭戲—公布最佳論文獎及最佳人氣獎,這個部份是我最緊張的時刻,我緊張的並不是得獎與否,而是我與南大隊長王向陽同學需上台主持頒獎,我非常欣賞佩服王向陽同學不但台風穩健更條理清晰,非常有大將之風,他同時是本屆的最佳論文獎得主,臺大方則由同樣講話幽默且有氣勢的昂昇贏得最佳論文獎,頒獎結束後雙方也交換了紀念禮品。

最後,在祝世寧院士的點評及建議下,進入會議的最後一個環節—師生座談,在黃建璋老師的帶動下,同學們一一發表這兩天與會的心得,正因為是參與者也是籌備者,大家也都給出了相當有用的建議,這將使第11屆的海峽兩岸光電科技博士生論壇更好。最後南大還準備了漂亮的蛋糕及精心製作的影片,帶我們回顧過去9年學術及文化交流的點點滴滴,2017論壇在賓主盡歡的歡愉氛圍下圓滿落幕,期待下次交流活動能再次激起兩岸同學們意想不到的創意火花。

2017 海峽兩岸光電科技博士生論壇10週年團體照

林恭如所長頒發最佳論文獎給南大隊長王向陽同學

祝世寧院士頒發最佳人氣獎給臺大李家碩同學

黃建璋副所長頒發最佳人氣獎給南大朱學藝同學

吳興龍副院長頒發最佳論文獎給臺大周昂昇同學

參與博士生論壇之餘,此次我也得以一瞥南京的古城風采。夫子廟座落於秦淮河北岸貢院街,在1034年建造,廟旁秦淮河是南京的「母親河」,其中流經南京城內的一段被稱為「十里秦淮」,也被譽為「中國第一歷史文化名河」,所謂「六朝金粉地,十里秦淮河」,走過秦淮河畔、望著古色古香的夫子廟遙想昔日文人聚集於此,近千年後今日我亦到此一遊,為這次旅行增添浪漫色彩。與夫子廟相距不遠的老門東,為南京著名的另一個景點,內有著充滿中式風格的星巴克與圍繞金陵城的明代城牆,令人印象深刻。對比台北木棉道,走在南京街頭,放眼望去是法國梧桐的一片金黃,而相較臺大色彩鮮豔的杜鵑花,在南京大學則能置身於即將一片金黃的銀杏林中,感受校園內古色古香的文化氣息。中山陵位於南京紫金山,綠意盎然林木參天,兩旁是高聳挺拔的雪松,一面我們登階而上,一面導遊為我們揭開國父孫中山縱橫四十年的情史,及中山陵一磚一瓦的建造過程,轉身回頭一望,俯瞰天下的讚嘆感令人心曠神怡。走入了南京博物院猶如走入了電影院,彷彿看了從史前到魏晉南北朝再到民國初期的各個時期的電影,讀這種不以文字呈現的歷史書,真是令人暢快且不感倦怠!

這趟旅程收穫不少,除了知識,體重也增加不少。感謝兩校間的友誼讓我能參加這次的活動,感謝吳興龍副院長與金老師這次完美的行程安排,特別感謝金老師為我製造了機會,讓我還能見到去年的夥伴敦釗、雨淋、政翰、文博;謝謝金老師及南大的夥伴們活動全程的陪伴,尤其是向陽、楊鑫、愛珍、韵至、學藝。最後還要感謝我的夥伴昂昇、徐蕾、宗印、宗毅、智皓,雖然我這次是隊長,但你們幫助了我許多!真的很難忘且懷念大家鬥智鬥勇的那幾夜,與那紅翻天的一鍋!

南京大學北大樓前合影 南大同學帶我們體驗當地知名麻辣火鍋九宮格

 

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 ~

【之四】

撰文:光電所碩士班學生楊子德

如果有過一些外宿經驗,我想出國遊學的這段經歷,應該是不會有太大的不適應。在比利時的這一年,有點像是回味了大學和朋友一起外宿生活的滋味,一起煮飯、打掃、玩樂偶爾鬥嘴。我想,行李其實不需要準備很多,帶著必備的個人用品、台灣味的禮物,重要的是一顆開放的心,應該就足夠了。

物價上來說,比利時大概是台灣的2至3倍左右。而外食的差距大概更大些,在台灣簡單的外食一餐大概在100元內可以解決,而在根特用餐則是通常需要12至15歐元,也就是將近400至500元左右。在伙食費的考量下,大部分留學生總是必須要學會吃得飽的簡單廚藝。出國一年,吃得最多的其實還是亞洲超市買回來的米、用電鍋煮的各種菜色,及各式的創意料理。我想,廚藝的進步大概是留學生的共同回憶吧。當然,平常省吃儉用之餘偶爾犒賞自己,品嘗當地美食也是很棒的回憶。比利時的薯條(friet)、啤酒燉牛肉(beef of stew)、根特的奶油燉雞肉(waterzooi)、比利時風味的義大利麵、Amadeus肋排等等,都是我回來台灣之後一再想念的美食。

 

左圖:Amadeus肋排;右圖:漢堡薯條

我和我的室友—暐杰,兩個人合租一間公寓。各自的房間外,還有共用的客廳、廚房、浴室等,相較於住在學校宿舍的朋友來說,是另外一種體驗。住宿舍可以有較多機會和外國人一起生活,而外宿則是擁有較多的生活空間,並且有更大的自由。這一年期間,由於沒有左鄰右舍的緣故,很多時候必須要主動出門去交朋友。而我認為外宿最棒的經驗是,可以邀請朋友回到家中舉辦各種晚餐、派對。我們舉辦了無數次的晚餐聚會、聖誕交換禮物聚餐、新年派對、三次生日派對,可以說有很多超棒的回憶在我們的公寓中。雖然房租稍微貴了些,加上水電、瓦斯、網路等等雜費後,每個人一個月要支出15000元台幣左右,但我還是認為當初的選擇非常值得。

 

左圖:客廳;右圖:聚會

比利時另一個特色就是非常方便的大眾運輸工具。除了火車外,最常搭的是公車以及輕軌系統。在根特他們是同一家營運商De Lijn,車資最便宜的是年卡或者是10次券的lijncard,單趟搭乘1.5歐元,可以在60分鐘內無限轉乘公車以及輕軌。由於光電所上課的地點位在離市區30分鐘腳踏車距離的科技園區,所以冬天或者是偷懶的時候,搭車去上學便是最明智的選擇。平常時,則是走路或者是騎著租來的腳踏車,在城市裏頭到處亂晃。根特是我非常喜歡的城市,在充滿古蹟氣息的街道上,肆意探索城市的每個角落,讓這城市像是我的第二個家鄉一樣。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生林暐杰

本文我想針對在比利時生活上的食衣住行和大家分享。首先是飲食的部分,比利時是歐洲國家中物價較高的國家,如果想在餐廳用餐,一餐基本都是10餘歐元至20餘歐元以上,因此大部分學生的選擇都是校內的學生餐廳或是自己烹飪。根特的學校餐廳其實菜色多樣,除了本地人習慣的義大利麵或薯條類的主食外,也都會有飯食可以選擇,配菜的蔬菜和肉類也是非常多變,有時還會出現特別的兔肉,而價格也較為便宜,一餐價格為3歐元至5歐元之間。不過因為我對烹飪有濃厚的興趣,所以幾乎每一餐都是自己烹飪完成,而購買食材也成了非常重要的任務,除了多元的超市之外,我還會特別到假日市場或是肉舖、魚舖購買,價格也會相對更便宜。能料理出各種美食除了能填飽自己的肚子外,也是和朋友分享並讓各國同學瞭解華人料理特色的一種好辦法。

在衣著方面也就和天氣息息相關,一開始抵達比利時,秋天均溫大概是10度左右,到了冬天溫度大都在2、3度,最冷也只到零下2、3度,然而因為比利時為多雨的國家,整體會更顯濕冷,因此我不太怕冷的體質到了比利時也都還是需要防風防雨的大衣。在春天和夏天比利時的天氣非常宜人,即使到了夏天也不會酷熱難耐,能深深體會到歐洲人躺在草皮休息和野餐的愜意,在陽光灑下、百花盛開的街道上漫步著,即使不會寫詩都能感覺自己像個詩人似的,是個很適合生活的地方,因此準備一般的春裝就很適合春夏的季節。而在比利時購買衣服除了每年一月及七月的打折季非常便宜外,也可以前往outlet購買大衣,因此我會建議準備一件耐寒的大衣就足夠,其他禦寒衣物可以到歐洲後視自己狀況再購買。

住宿算是前往之前最不安的一個挑戰,因為根特大學學生眾多,所以幾乎沒辦法申請到學生宿舍,因此我們是自己到校外租屋。比較困難的是因為我們租期只需要一年而且又是外地學生,再加上我們申請居留證需要屋主同意租屋的地址給予登記,能符合條件的租屋並不多。不過因為在前往比利時前已經寄出好幾百封信件詢問和預約看房,也很幸運地在當地住青年旅館的期間找到適合的租屋,和屋主簽訂租約後,便是到處奔波電信公司、天然氣公司、電力公司等分別另外簽訂契約,是個不小的工程。

比利時是個小國家,國土和台灣差不多大,因此在城市間主要的交通是輕軌、巴士和自行車。在街道上騎自行車的人隨處可見,自行車道的規劃也相當完善,路上車輛也非常禮讓自行車,因此上下學騎自行車是很安全且環保的選擇,不過當下雪或下雨時則又是另一種感受了。另外有時候因為實驗或是修課必須往返根特大學和布魯塞爾自由大學,在城市和城市間的交通就是火車了,比利時的火車班次密集,而且如果時常搭乘對學生還有特別優惠,是便宜且快速的交通方式。【精彩內容,下期待續~】

課後和同學一起在學生餐廳用餐

學生餐廳

學生餐廳常見的一餐

 

 

 

 

 
     
 
 

Multiwavelength generation from multi-nonlinear optical process in a 2D PPLT

Professor Lung-Han Peng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 彭隆瀚教授

In a collaboration with University of Paris 13, Prof. Lung-Han PENG and Prof. Azzedine BOUDRIOUA recently have a joint publication “Multiwavelength generation from multi-nonlinear optical process in a 2D PPLT,” published in Opt. Exp. 25, 30253 (2017)”

In this work, two-dimensional nonlinear photonic crystals made of lithium tantalite square lattice structures with periodicity of 8.5μm х 8.5μm, and size of 2cm long and 1cm wide were prepared for investigating the nonlinear optical processes. With increase of green pump intensity (Fig.1) from 50 MW/cm2 to 260 MW/cm2, we observed progressive multi-wavelength generation in spectral range from 400nm to 1650nm with increase of peak intensity and blue shifting in the newly generated wavelength. Further analyses indicate that the optical signals were ascribed to the quasi-phase-matching processes due to second harmonic generation, sum-frequency generation and other frequency conversion in a cascade process. These conversions are assisted by all the optical nonlinear process involving χ(2) and achieved by satisfying the quasi-phase matching conditions.

Reference: Zohra Yellas, Min Won Lee, Régis Kremer, Kai-Hsun Chang, Mahmoud R. Beghoul, Lung-Han Peng, and Azzedine Boudrioua, “Multiwavelength generation from multi-nonlinear optical process in a 2D PPLT,” Opt. Exp. 25, 30253 (2017).

 

     
 
 
論文題目:雙模雷射二極體第五代移動毫米波無線光纖接取網路

姓名:蔡政庭   指導教授:林恭如教授

 

摘要

目前,以毫米波載波為傳輸媒介之毫米波光纖整合系統可建構與發展高適應性與高傳輸速率之行動接取網路給予未來第五代行動通訊系統使用,其使用了雙模光載波搭載訊號,並於光接收端利用外差式偵測技術全光升頻所搭載基頻訊號至毫米波頻段以供無線傳輸使用。此論文中,我們將以單模與雙模注入鎖定式無色雷射二極體與垂直共振腔面射型雷射產生雙模光源以建構頻段為38與60 GHz之毫米波光纖整合系統。第一部分,我們將探討正交分頻多工訊號直調於注入鎖定式無色雷射二極體之傳輸性能,最後使256進制正交分頻多工訊號可以40 Gbit/s之傳輸速率傳輸於25公里單模光纖,且功率代償僅為4.2 dB。其次,我們發現當無色雷射二極體被雙模注入鎖定時,其產生之三階非線性互調失真可被大幅度的抑制,並輸出高品質的雙模光源以建構頻段為60 GHz之毫米波光纖整合系統,成功攜帶傳輸速率為6 Gbit/s之16進制正交分頻多工訊號於4公里單模光纖與3公尺自由空間傳輸。另一方面,我們引用單模注入鎖定式的無色雷射二極體作為下行光源,並於遠端節點與可調式雷射進行耦合產生非同調雙模光源,並在產生過程中達成單載波調變,以能免除能量衰減效應對全光升頻後的訊號造成影響。最後成功攜帶傳輸速率為16.5 Gbit/s之32進制正交分頻多工訊號於11個高密度分波多工通道中進行50公里單模光纖與3公尺自由空間傳輸。最後,我們利用破壞性干涉拍頻的方式偵測雙模垂直共振腔面射型雷射所建構之正交極化雙模光載波,使拍頻產生之38 GHz毫米波中心載波可被抑制達33.3 dB,使攜帶之正交分頻多工訊號於電放大過程中獲得更多增益,最後載\單載波調變的幫助下成功攜帶位元率為12 Gbit/s之16進制正交分頻多工訊號進行50公里單模光纖與4公尺自由空間傳輸。

圖一、毫米波光纖整合系統於室內無線網路應用

圖二、正交極化雙模光載波建構之毫米波光纖整合系統

 
 
 

— 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、孟慶棠 —

非同調性的成功

同調性X光的繞射現象經常地被用來決定分子和晶體的結構,並且是1953年發現DNA雙螺旋結構的技術基礎。因為此種方法仰賴繞射與干涉現象,所以需要的是具有同調性散射的X光;如果不是這種情況,入射波與繞射波的相位互不相關,那麼X光成像方法就不能產生重建晶體中原子排列所需的繞射圖案。這使得同調性X光繞射成像有很大的限制,因為X光領域主要存在非同調性散射,因此需要付出許多的努力來確保同調性。

現在,這個先決條件已經不復成立。Joachim von Zanthier及其同事已經證明非同調性散射光子也可以用來成像微小複雜的結構(Nat. Phys. https://dx.doi.org/10.1038/nphys4301; 2017)。具體而言,他們展示了來自自由電子雷射(FEL)之非同調性散射光子,可以產生空間解析接近於或甚至低於Abbe極限之二維物體的影像。研究人員為了有可能的相位組合,用來決定高階相關性函數,因此考慮非常廣大的參數空間,且令人驚訝於此二維成像的能力。例如,此方法可允許任意二維物體成像於基板上,以及潛在地將量子成像的概念從可見光波長轉換成較短的波長。

此團隊在Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Hamburg之自由電子雷射的PG2光束線上進行實驗。FEL光束波長為13.2奈米,以10赫茲脈衝模態傳播。此光束穿過單光儀並入射於正在移動的擴散片。由擴散片散射的偽熱光(pseudo-thermal light)用於照明物體並透過CCD影像感測器來測量穿過物體的光。在此實驗中,一個二維物體的遮罩是由六個方形孔洞以六角形在微米尺度上模仿在苯分子中的碳原子排列所組成並用來產生六個準單色獨立的輻射非同調性光源(如圖一)。

 

圖一、實驗結構:波盪器(UN)產生FEL光束透過由光柵(GR)和出射狹縫(ES)所組成的單光儀,使得準單色同調輻射撞擊於移動的擴散器(D)。使用散熱器散射的偽熱光用於照明產生六個準單色獨立輻射非同調光源的苯孔洞遮罩(HM)。藉由在HM後面距離L處的CCD來量測產生的光場。

研究人員表示,他們能夠根據CCD感測器所獲得的10,800個光斑圖(如圖二a)來決定整個苯結構。根據高階相關函數的分析與函數擬合(如圖二b,c,d),求出結構的空間頻率。與理論的空間頻率(如圖三)比較,計算分析結果與理論結果非常接近(如圖四)!

 
圖二、a. CCD上所成的光斑圖;b. 高階相關函數分析;c. d. 由函數擬合求出空間頻率
圖三、理論上的空間頻率分佈
、理論與計算的空間頻率分佈

「DESY的FEL設備滿足實施此方法的要求:高亮度、超短激發與高重複率。我們下一步是在硬X光區域來實施這種方法,用以揭示晶體、奈米粒子或原子等級單分子的結構,」von Zanthier說,他還補充此種方法將有可能改善生物學與醫學上的結構分析。

 

參考資料:

1. Rachel Won, Incoherent success, Nature Photonics 12, 6 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41566-017-0080-5
DOI: 10.1038/s41566-017-0080-5

2. Raimund Schneider, Thomas Mehringer, Giuseppe Mercurio, LukasWenthaus, Anton Classen, Günter Brenner, Oleg Gorobtsov, Adrian Benz, Daniel Bhatti, Lars Bocklage, Birgit Fischer, Sergey Lazarev, Yuri Obukhov, Kai Schlage, Petr Skopintsev, JochenWagner, FelixWaldmann, SvenjaWilling, Ivan aluzhnyy,WilfriedWurth, Ivan A. Vartanyants, Ralf Röhlsberger and Joachim von Zanthier, Quantum imaging with incoherently scattered light from a free-electron laser, Nat. Phys. 14, 126-129 (2017)

https://dx.doi.org/10.1038/nphys4301

DOI: 10.1038/NPHYS4301

   
 
 
 
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