第147期 2018年12月刊
 
 
 
发行人:林恭如所长  编辑委员:李翔杰教授  主编:林筱文  发行日期:2018.12.30
 
 

本所教授指导硕、博士生荣获「OPTIC 2018 Student Paper Award」,获奖信息如下,特此恭贺!

学生姓名

奖 项 指导教授
巴卡地 OPTIC 2018 Student Paper Award (博士生)

论文名称:Development of Multiphoton Microscopy System for Sub-Micron Resolution imaging with an ultra-large Field-of-View

孙启光
黄亭瑜 OPTIC 2018 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:High Speed 850 nm VCSEL Operating Error-Free NRZ-OOK Modulation up to 50 Gb/s

吴肇欣
 游理聿 OPTIC 2018 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:Enhancement of Subwavelength Resolution by Depositing Nanoparticles on Microlens

 苏国栋
 陈胜泽 OPTIC 2018 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:Treatment Assessment of Solar Lentigines by Using Clinical Harmonic Generation Microscopy

 孙启光
 丁玟呈 OPTIC 2018 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:Post treatment of red quantum dot light emitting diode

 李君浩
 刘人熏 OPTIC 2018 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:Three Dimensional Simulation on the Transport and Quantum Efficiency of UVC-LEDs with Random Alloy Fluctuations

 吴育任
 胡弘毅 OPTIC 2018 Student Paper Award (硕士生)

论文名称:All-Solution-Processed Perovskite Solar Cells with AgNWs Top Electrodes

 陈奕君
 吴家骏 OPTIC 2018 Student Paper Award (硕士生)

论文名称:Transparent Flexible a-IGZO Thin-Film Transistors

 陈奕君

本所硕士生黄丞顗同学荣获「2018年度台大科林论文奖—硕士论文头等奖」(林恭如教授指导),特此恭贺!

 

 

 

 
 
12月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2018年12月21日(星期五)下午3时30分
讲者: Prof. Ray Chen (The University of Texas, Austin)
讲题: Silicon Photonics for 2020 and beyond
  本所于12月21日(星期五)邀请Prof. Ray Chen于电机二馆105演讲厅发表演说,讲题为「Silicon Photonics for 2020 and beyond」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

Prof. Ray Chen(右)与本所苏国栋教授(左)合影

 

 

 ~ 光电所所属实验场所小型紧急应变演练 ~

 (时间:2018年11月26日,上午11:00~11:10)

 撰文:陈姿妤

       演练地点:电机二馆425室

       演练内容:

       本次演练主要目的为使人员在实验室意外灾害事故发生时各司其责,采取正确而有效方式控制灾害,并落实实验室人员具备紧急逃生之观念与方式,以提高紧急状况时的应变能力。

       上午11时于电机二馆425实验室,假设学生进行实验时,发生电线走火火灾意外,学生紧急通报所办公室人员。本所人员接获通报后,即刻联系馆舍电机系办人员协助广播疏散全馆;并紧急分组编派人员:于出口引导疏散人员尽速远离馆舍、协助火势控制、进行灭火、设置人员禁止进入标示、设置救护站协助受伤同学、于集合区清点确认疏散人员名单。所办人员同时持续紧急联系425实验室负责教师(曾雪峰教授)、所长(林恭如教授)、副所长(黄建璋教授)及本所环安卫委员(蔡睿哲教授)前往电机二馆南侧出口广场前集合;由所长、环安卫委员掌握现场状况并进行指挥调度,确核实验室全部人员疏散完毕,顺利完成此次疏散演练。

       此次疏散演练加强了大家在意外发生时,能实时进行紧急通报及疏散的观念。感谢教师、同仁及同学们的全力配合。

图一、电机二馆425实验室发生火灾,进行初步灭火

图二、电机二馆425实验室通报所办人员

图三、所办人员接获通报,即刻通知电机系系办人员及相关人员

图四、系办人员进行馆舍广播

图五、事发实验室敲门告知附近实验室人员疏散

图六、实验室人员立即进行疏散

图七、引导人员疏散

图八、设置人员禁止进入标示

图九、设置救护站,协助擦伤同学救护

图十、人员疏散至南侧门集合区,并进行人数清点

图十一、学生报告实验室处理状况 图十二、教师们进行环安卫事项倡导

 

 
 
 
     

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2018  系列报导 ~

【2018 第十一届两岸光电科技博士生论坛】

(The 11th Cross-Strait Ph.D. Student Forum on Photonic Science and Technology, 2018)

(时间:2018年11月7日至11月11日;地点:台湾大学

【之一】

撰文:光电所博士班学生林岱颉

 两岸光电科技博士生论坛是台大光电所一年一度重要的学术交流活动,自2008年迄今,已经迈入第十一个年头,能有这样的成果,靠的是台湾大学光电所与南京大学物理学院间的长期友好、共同努力,诚如杨志忠教授及祝世宁院士致词所说,希望这个别具意义的论坛可以延续到第二十届、第三十届。两岸光电科技博士生论坛为两校轮流主办的交流活动,虽然两校的研究课题不尽相同,但透过研究讨论、文化参访,进而刺激更多的研究灵感与合作契机。本次会议中,南京大学推派15位物理学院的优秀学生,再加上今年所上的10位与会博士班学生,共计25位两岸学生参与此次交流活动。

台湾大学杨志忠教授致词

南京大学祝世宁院士致词

在林恭如所长与黄建璋副所长的全力支持下,交流活动全权交给博士班10位同学规划并完成,也多亏光电所所办的林筱文小姐提供过往的筹办经验并协助我们,使得筹备更有方向且更有效率。会前总共开了四次筹备会议,从一开始的分组、工作分配,进而到文化参访的行程及住宿,每次的会议都把每个细节讨论得更详细,就是为了让整个活动更臻完美。

交流论坛时程为两个整天,会议议程非常紧凑且内容丰富,包含两校师长两场的invited talk及25位学生的研究成果报告,不亚于其它国际型会议。有别于一般会议的沈闷,在论坛中我们加入了一些小巧思,将25位同学分为5组进行竞赛,争夺最后的团体精神奖,透过这个方式增加问答的踊跃程度,进而活络组上每位成员的交流气氛。

田晓慧同学提问 各组评分时间

学生报告由每位学生于15分钟内发表研究成果及提问,常常因为发问太踊跃导致超时,也是我们在筹备会议提出这想法时意想不到的结果。除了学生发问外,双方的老师包含林恭如所长、黄建璋副所长也相继提问,而南京大学的吴兴龙副院长与王振林副校长也针对报告内容提出一些建议;透过同学们研究成果的报告,除了接触不同领域的研究主题,在相近的领域也可以激发不同的灵感。交流期间双方同学的报告给听众非常不一样的感觉,南大学生在15分钟内提供非常大量的讯息,想要把他们几年的成果都告诉听众,虽然报告的速度上稍快,但表现出来却非常有自信;而台大学生的报告速度适中,不时会把眼光投射到听众上并与听众互动。

令人印象深刻的是,除了两校老师对各自研究题目的演讲外,第二天的午餐时间也请到林恭如所长做另类的演讲,主题是台湾小吃的起源与介绍,大家目不转睛地盯着在台上的所长,听得甚是入迷,差点连餐盘上的午餐都忘了吃呢。在会议的尾声,双方队长代表每位参与的同学互赠礼品,并票选两岸学生论文奖、人缘奖及团体精神奖,最后在欢笑声中以青蛙撞奶及红豆饼等台湾小点为两天的议程划下句点。

南大学生论文奖得主田晓慧同学与林恭如所长合影 台大学生论文奖得主庄智皓同学与祝世宁院士合影

双方队长周昂升同学与景灏同学代表交换礼物 台大、南大双方与会同学合影

 

 
 

High Speed 850-nm Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs)

Professor Chao-Hsin Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 吴肇欣教授

850 nm vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) have been extensively applied on high-speed short reach optical network systems due to their characteristics like low divergence angle, cost-effective fabrication, small footprint, low power consumption and high modulation speed at low currents, which can be applied on high-speed datacenter and giga bit Ethernet.

We accomplished a 50 Gb/s operation of an 850 nm oxide-confined VCSEL with a 3.3 μm aperture diameter. The light- current- voltage curve of 850nm VCSEL with a 0.8 mA threshold current (Ith) and the 0.6 W/A slope efficiency, and the high differential resistance of 135 Ω due to the small aperture, which is shown in Fig.1. Fig.2 shows the optical response of the VCSEL with injected current of 4, 6, and 8mA, respectively, and the modulation bandwidth increases from 22.7 to 25 GHz. Fig.3(a) shows 50 Gb/s BER measurement at I/Ith of 13. The error-free data transmission (BER < 10-12) is achieved with received optical power of 1.7 mW and the corresponding eye diagram is shown in Fig. 3(b). The VCSEL shows an open eye at 50 Gb/s data rate without overshoot which means it can provide higher signal integrity without using pre-emphasis, equalization, and forward error correction. The energy/data efficiency is 748 fJ/bit at 50 Gb/s at room temperature.

Fig. 1. The light-current-voltage (L-I-V) characteristics of 850 nm VCSEL.

 

 

 

Fig. 2. Optical modulation of the VCSEL at various bias current. A 25 GHz bandwidth is obtained at I = 8 mA.

 

Fig. 3. (a) The 50 Gb/s bit-error-rate-test (BERT) results of the 850 nm VCSEL biased at 11 mA (I/Ith~ 13) with PRBS7 bit sequence and Vpp = 1252 mV. (b) is the corresponding eye diagram.

 

Three Dimensional Corrugated Electrode Structure for Low-voltage High-transmittance Blue-Phase Liquid Crystal Displays

Professor Wing-Kit Choi

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 蔡永杰教授

We have recently proposed new electrode designs for corrugated Polymer-Stabilized Blue-Phase Liquid Crystal Display (PSBP-LCD). These new designs are based on the concept of three dimensional (3D) electrode structure which can help create extra electric field in the transverse direction (y-axis). These new designs can help enhance the potential transmission by reducing the dead zones that exist along the turning edges of these devices. By using suitable device parameters, it is possible to obtain high transmission T of > 90% at low operation voltage of ~10V. PSBP-LCD has many attractive features such as sub-millisecond fast response time, no need of alignment layer, wide-viewing angle etc., and has been actively researched as a potential technology for next-generation displays in recent years. Results of this research have recently been published in Liquid Crystals [1].

[1] Bing-Han Chan & Wing-Kit Choi (2018): Three-dimensional corrugated electrode structure for low-voltage high-transmittance blue-phase liquid crystal displays, Liquid Crystals, DOI: 10.1080/02678292.2018.1530385

 

 

 

 
 
论文题目:发展有限元素特征模态分析方法以研究存在于介电质与金属介电质多层结构之表面电磁波

姓名:石璧魁   指导教授:张宏钧教授

 

摘要

本篇论文旨在发展一个全向量式有限元素法来分析在复杂接口上传播的损耗表面波。对于在一维周期变化的平面上任意传播的损耗表面波,我们发展出的方法可以正确计算出的它的复数传播常数。这方法是建立在三维全向量式有限元素法,我们同时透过分块循环矩阵的计算方式大幅减轻计算机的计算时间和内存需求。

 在介电质与金属介电质多层结构的接口上(如图一小图),我们将这方法应用在类Dyakonov表面波的探讨。首先我们考虑金属介电质多层结构可以近似为椭圆色散的单轴各项异性材料的情形下,我们第一次提出了存在的类Dyakonov表面波有不同于传统Dyakonov表面波的表现。图一为类Dyakonov表面波的磁场强度分布图,在红框处可以看出此表面波在金属介电质多层结构这侧有泄漏波的现象,这是因为金属介电质多层结构中存在一个高阶的双曲样模态。虽然因为金属损耗的关系,这泄漏的部分并不会远离传播表面,但仍会导致额外的传播损耗。图二比较了不同方法计算出的损耗,其中等效模型的结果为单纯由金属吸收造成的损耗。我们可看出此泄漏成分造成的损耗甚至会大于由金属吸收造成的损耗。同时也发现金属介电质多层结构的周期对这泄漏成分的特性影响很大。藉由缩小金属介电质多层结构的周期,我们可以将这额外的损耗减少。

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、卢奕 —

纺织物状光电子

透过光进行通讯的服装之想法可能听起来像是在幻想,但这正是美国和瑞士科学家们现在所取得的成就。Michael Rein及其同事在“Nature”杂志上写到,他们如何成功地找到了将基于半导体p-n二极管的发光二极管(LED)、光电检测器及其金属线连接等,集成到光纤中,然后织成纺织品的方法(Nature 560, 214–218; 2018)。发射蓝光、绿光和红光的InGaN和AlGaAsP LED以及GaAs p-i-n光电检测器被集成于光纤数组都可展示如图一所示,为支持可见光光纤通信和感测的纺织技术打开了大门。

图一、含有InGaN蓝色LED之发光光纤的照片。这些组件每隔370±110毫米出现一次,且光纤被平摊在桌子上。

该方法首先透过夹层的聚碳酸酯层板以制造功能性光纤的预制棒。外层板具有沿其整个长度延伸的铣槽,以容纳与光纤中的组件接口的铜线或钨线。在内板中,钻出许多大约100μm的储藏空间以容纳如p-i-n二极管的半导体微型组件之线性数组,金属线透过预制棒的凹槽提供。然后透过将预制棒放入三区加热炉中,以加热拉伸工艺法来制造光纤,其中顶部,中部和底部区域分别被加热到150°C、270°C与110°C。

 所形成的光纤其横截面形状大致为四边形(350μm×350μm)。藉由在光纤的一端剥离聚碳酸酯包层来实现与光纤内装置的电连接。原则上,该制造方法能够让单个预制棒中拉出数千米的功能性光纤,其中在整个光纤中并联了一百多个分立组件。

 将这些功能性光纤结合到织物中为应用带来了许多机会。例如,美国和瑞士科学家们展示了一种基于纺织品的光电容积脉搏波描记系统用于心脏脉搏的量测。

 

图二、具有发光和光电检测功能的纺织物之应用。(a)双向通信系统概念之插图。服装由包含发光(浅蓝色虚线和红色圆圈)和光电检测(浅蓝色虚线和黑色方块)功能光纤之纺织物组成。发光光纤经过调制并传输信息送由另一个在衣服中的光电检测光纤来记录,两者放置在彼此相距1米的距离处。(b)由结合到织物中的光电检测光纤所记录的电流之实验结果。光从嵌入在距离光检测纺织物1米的另一种发光纺织物中的LED光纤发出。发光光纤连接到函数产生器,提供频率为20 kHz的方波信号。并且透过光电检测光纤来记录信号的传输。(c)光电容积脉搏波脉冲测量装置的示意图,其使用发光(带有绿光的虚线)和光电检测(带有黑色方形的虚线)光纤,彼此相距5毫米。将手指放在两根纤维上可以记录反射光,这对靠近皮肤的血管中的血液循环很敏感。(d)由光电检测光纤测量的电流(黑色曲线)与商用脉冲感应器(红色曲线)的输出相比的实验结果。记录强度的周期性变化对应于脉冲的频率。

首先,我们展示了一种纺织物到纺织物的通信方案,用于在空间中间隔1米的两个纺织物,如图二(a)、(b)所示。图二(b)显示了当LED光纤以20 kHz的频率驱动时,光电检测光纤记录的信号,接近可听频率范围的最大值,证明了通过光纤传输音频信号的能力。此功能可用于许多其它应用,从支持结构的光保真技术到结构加密的当地信息传输和室内定位平台。

 其次,我们在生理测量的背景下证明了这些纤维的能力。将绿色LED光纤嵌入与GaAs光电检测光纤相邻的棉织袜中,如图二(c)所示。藉由在两根光纤上放置食指来实施脉冲测量。光电检测光纤所记录的光强度的变化是由于皮肤上的光反射率变化,此现象被清楚地观察到,如图二(d)所示。

 测量的信号与小血管中的体积变化直接相关,并随着每次的心跳扩张和收缩。功能性光纤承受了纺织品制造技术的压力和应力,甚至机器洗涤。这些结果证明了将生理感应器完全整合到光纤和纺织品中的潜力,而不是作为纺织物的附加物。Rein说:「我们预想这项技术将在纺织和服装领域以及电信和生物与医学科学领域实现新的技术展望」。

 
 
 
 
 

 

参考资料:

[1] Noriaki Horiuchi, “Fabric optoelectronics,” Nature Photonics 12, 573 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41566-018-0268-3

DOI: 10.1038/s41566-018-0268-3

[2] CMichael Rein1,2,3, Valentine Dominique Favrod1,4, Chong Hou2,3, Tural Khudiyev2,3, Alexander Stolyarov5, Jason Cox6, Chia-Chun Chung6, Chhea Chhav6, Marty Ellis7 , John Joannopoulos2,3,8 & Yoel Fink1,2,3,6*, “Diode fibres for fabric-based optical communications,” Nature volume 560, pages 214–218 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0390-x

DOI: 10.1038/s41586-018-0390-x

   
 
 
 
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