第148期 2019年1,2月刊
 
 
 
發行人:林恭如所長  編輯委員:李翔傑教授  主編:林筱文  發行日期:2019.02.20
 
 

~ 與南京大學(Nanjing University)博士生交流活動 2018  系列報導 ~

【2018 第十一屆兩岸光電科技博士生論壇】

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

(時間:107年11月7日至11月11日;地點:臺灣大學

【之二】

撰文:光電所博士班學生黃雋宇

兩岸光電科技博士生論壇是臺大光電所及南京大學物理學院一年一度的重要學術交流活動,兩岸光電科技博士生論壇的濫觴是於2008年由臺大光電所楊志忠教授以及南京大學祝世寧院士達成共識推動,開啟了長達十餘年的學術交流,其中不僅僅是形式上的交流,更有許許多多實質上的合作。在本次會議中,共有南京大學15位學生及臺灣大學10位學生代表雙邊參加此次交流活動。

臺灣大學代理校長郭大維教授致詞 光電所副所長黃建璋教授主持論壇開幕式

這次的活動不僅是一個學術上的交流活動,更是一個良好的學習機會。和我以往參與過的會議或者論壇不同,兩岸光電科技博士生論壇是由舉辦方的學生一手籌劃完成,讓本次主辦方臺灣大學的學生學習到許多舉辦會議的眉角。和以往沉悶無趣的會議相比,本次活動加入了許多較為活潑的互動方式,例如會議的提問以及海報時間的討論,都比起以往的會議更加有參與感。南京大學的學生以及臺灣大學的學生皆有令人印象深刻的表現,例如南京大學的田曉慧同學講解了較為新穎以及複雜的題目,是關於光子對的問題,其應用包括了時下最紅的題目也就是量子計算機的另外一種可能,因此田曉慧同學拿下了南京大學方面的最佳論文獎。在臺灣大學方面,莊智皓同學講解了最近較熱門的科研主題—3D AR成像技術,包括了他們實驗室所做出的成果以及實品的展示,最後也眾望所歸地拿下了臺灣大學方面的最佳論文獎。

南大學生論文獎田曉慧同學 臺大學生論文獎莊智皓同學

雖然臺灣大學光電所的學生以及南京大學物理學院的學生在研究領域相去甚遠,臺大方面由於國內產業結構的關係,研究領域較為著重於國內常見的半導體產業、光學系統設計以及發光二極體的製程或者理論的研究。南京大學方面則是著重於物理方面的研究,例如光子對的研究、生物物理以及量子物理的研究, 且研究的範疇較為廣泛。在會議中雙方學生也因此能夠與不同領域的博士生討論並且吸取新知,在交流中激發出不一樣的想法以及新的點子。

與會學生專注聽講 與會人員合照

在會議的第二天中午,林恭如所長帶來了一個讓人印象深刻的台灣特色小吃介紹,當天我們也準備了幾樣實品,讓遠從中國大陸來的同學們大啖台灣美食,雙重滿足讓雙方學生大呼過癮,最後會議就在美食以及歡笑聲中落幕。

 

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 ~

【之一】

撰文:光電所碩士班學生宇德安

我所看到的VUB

我很慶幸能參與所上的EMSP計畫,赴比利時布魯塞爾自由大學(VUB)攻讀雙碩士,首先要感謝黃升龍教授對於EMSP計畫的推動,和所辦公室筱文姐在行政上提供的幫助,也感謝吳志毅教授的支持和學長姐們的心得分享。

布魯塞爾是比利時的首都和最大的城市,在歐洲聯盟的四個主要機構中,歐洲理事會、歐盟委員會和歐盟理事會皆位於布魯塞爾,因此它有「歐洲首都」的美譽。布魯塞爾是比利時中唯一的荷語法語混合區,但總體上法語人口仍較多。布魯塞爾自由大學分為兩所,一個是荷語授課為主的VUB,另一個是以法語為主的ULB。相較ULB的學生多以法語溝通為主,在VUB就讀的學生大多英語能力都很好,在日常生活或課堂上以英文溝通都沒問題。

VUB目前共分為四個校區—humanities, sciences & engineering campus、health campus、photonics campus、technology campus。其中最大的校區是位於Etterbeek的人文科技工程校區,也是我們修課、主要活動的校區,校園雖佔地不大(約為臺大校總區的1/4),但校園內的設施相當齊全,有操場、健身房、游泳池、影印中心、學生餐廳、圖書館、自習室等。宿舍離校園約步行10分鐘距離,在距離校園1分鐘不到的路程就有一個Colruyt大賣場、火車站、和輕軌站等,布魯塞爾也有相當完善的地鐵系統,從校園前往市中心約20至30分鐘,搭火車至Zaventem布魯塞爾國際機場也只需20分鐘車程,整體來說生活機能蠻不錯的。校園裡也有一些草地,週間天氣好時,常會看到許多人悠閒地坐在草地上曬太陽、看看書,在中午時我也會和同學們一起在草地上吃午餐。

入秋的VUB校園 校園內的派對

參加EMSP課程的同學其實不多,每一年大約10至15人左右,因此上課都是小班教學,有來自比利時當地的學生,也有許多國際學生,除了在課堂上可以認識來自不同國家的同學外,所上的學生組織也會定期舉辦活動讓大家更認識彼此,像是在聖尼古拉節特別的送禮活動、野外露營、光電之夜等,除了認識VUB的同學外,也會認識許多在根特參加EMSP課程的同學。在VUB也有ESN學生組織,在開學時就可以申請加入會員,除了可以領flixbus的折價券外,每個月還會舉辦旅遊活動,在校園內不定期也會舉辦派對。回想在國外一年之中,我認識了從比利時、義大利、阿爾巴尼亞、埃及、衣索比亞等國家來的同學,也交到許多朋友,是我非常難忘的一段時光。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生游舜豪

我所看到的VUB

第一次前往歐洲,從台灣出發,大約飛了約15個小時才到達比利時。台灣與比利時之間並沒有直飛,所以一定會在某個地方轉機。我跟德安搭乘土耳其航空(因為可以有40公斤的行李限重,一般航空公司為23公斤),中間在土耳其的伊斯坦堡轉機;而郁庭與音妙則是搭乘阿聯酋航空,中間在杜拜轉機。剛到比利時的時候,九月的氣溫大約只有16至18度,還經常下雨。相對於九月都還是30幾度的台灣,最先感受的不同就在於這溫度上的差異。

我們這次四個人由於申請過程中的特殊原因,所以皆在荷語布魯塞爾自由大學(VUB)註冊,但是我與德安兩人選擇在VUB讀書,而郁庭與音妙選擇在根特大學(UGent)就讀。當我們在VUB註冊時,首先會先和承辦人Majorie女士見面。她是一位非常熱心的女士,我們去找她的那天,她就給我們一張校園地圖,告訴我們所有關於註冊的須知,以及宿舍、學餐、購買生活用品(如枕頭棉被)的店家,還有超市(購買食物)的位置。除此之外,她也提供各種可以在比利時以及校園省錢的方法,如利用在學證明可用45歐購買布魯塞爾交通卡(MOBIB Card),一年內能在布魯塞爾自由移動,另外還有26歲以下才能以52歐購買、能搭乘10次火車的優惠券(Go Pass 10)。不過對於剛到的我們來說,最大的實質幫助是在我們尚未入住宿舍的時候告訴我們在學生餐廳能以各種學生證得到5折的優惠,以及在入住宿舍後提供碗盤杯子等,讓我們不用在這裡花錢購買餐具。(註:在VUB的學生餐廳,吃飯的價格是10.4歐,而出示學生證的價格是5.2歐,剛到的時候我們沒有VUB的學生證,但是出示臺大的學生證也可以得到相同的優惠。)

VUB校園本身其實非常小,整個校園大概是台灣一般普通高中的校園大小,占地差距與臺大真的差非常多。而我們上課的地方大多都位於F棟的九樓,而Majorie的辦公室就位於我們上課位置的對面,所以有任何問題想要找她都非常方便。

在剛開學的時候,會有一個名為Kick off的活動。Kick off其實就是迎新,是個讓國際生快速認識校園與朋友的機會。在一開始的時候大家會被聚在一起,每個人會得到一個有著VUB校徽的書袋,袋子裡面會有一張色紙。主持人在簡單介紹VUB之後會叫大家依照自己書袋中的色紙顏色分組,並由每一組的領隊帶領大家參觀校園一圈,向大家介紹各個建築物,比如申請健保的地方,還有保健室等等。而在走路的過程中,可以看到許多國際生開始自我介紹認識彼此,不過也可以看到許多人會在這個時候因為內向害羞或害怕用英文溝通,開始與其他組的人交換色紙,藉此跑去與同國家的人或和自己一起來VUB的朋友同一組。我的個性也是相對內向,加上怕自己英文不佳導致他們可能會聽不懂,所以一路上都相對沉默,沒有認識太多人,現在想想會覺得有點可惜。活動結束時所有國際生又會會合到一個地下室,裡面提供著紅、白、啤酒以及洋芋片、香腸還有乳酪,讓大家可以透過吃喝再認識更多的人。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生林音妙

我所看到的UGent

能在彷彿電影場景的古城—根特求學、生活一年,要謝謝群創光電、光電所和實驗室林晃巖老師、學長姊跟同學的資助與鼓勵,以及父母一直以來給予的支持,這一年絕對是一生中值得細數的珍貴回憶。

我所就讀的根特大學簡稱UGent,由荷蘭文Universiteit Gent簡稱而來,是與著名的魯汶大學在比利時國內並列一二的優秀大學,雖然其位於荷語區,不過因為國際交換生隨著各校區遍布在整個城市的角落,用英文在這裡生活一點都不困難。

去年適逢200年校慶,也有機會跟著活動一起回顧根特大學的建校歷史。根特大學在比利時尚未獨立為一個國家前就成立,從起初整座學校只有四個學院,到現在十一個學院林立,各領域應有盡有,也是比利時境內的第一座使用荷語授課的學校。百年的建校改革歷程讓根特大學的言論及自治風氣興盛,在學校餐廳吃飯時也常能看到如同臺灣大學學生自治組織的選舉傳單。此外,根特居民的生活與大學更是密不可分,常常能看到學校舉辦各式各樣老少咸宜的活動,例如,當學校在慶祝校慶的同時,坐落在城市各角落的學院如同闖關遊戲,邀請各個年紀的居民共襄盛舉,從科學演示及歷史電影回顧到兒童腦力激盪營,讓大家一起歡樂地慶祝,同時接受學術的滋潤。因此,說根特是一個名副其實的大學城真的一點也不為過!

EMSP的學生主要修課及做實驗都在科技園Technology park的iGent tower裡進行,iGent tower從學生宿舍騎腳踏車約20分鐘,雖然是最遙遠的校區,但建築的設備非常新穎,外觀由太陽能板構成,內部還設有運動設施及每層樓的咖啡機,讓大家在工作之餘又能放鬆地與同事們交流互動。來到歐洲才發現某些與亞洲非常不同的地方,他們非常注重人與人之間不同的意見與討論,吃飯的時候也不會滑手機,研討會或演講結束也都會有立桌及小餐點讓大家邊享用邊交換想法及意見。這種風氣也對我的論文研究很有幫助,我在Centre for Microsystems Technology (CMST)部門進行我的論文研究,很特別的是,iGent tower內除了UGent的教授之外,還有就職於著名的研究機構imec的教授,而我的指導教授Jeroen Missishine正是imec的職員,很幸運的是負責帶我的博士生Andres與Ana除了帶領我操作無塵室的儀器與光學實驗室的量測,也很願意跟我討論我所有的疑問與碰到的實驗困難,指導教授Jeroen更是不厭其煩地解說我所不了解的原理、細節,導正我研究方向。中午或休息時間也會遇到別的實驗室的同事,從別人的想法也能獲得一些靈感,大家也都不吝於給予建議,讓我在學習及研究的時光都非常充實愉快。

iGent tower外觀

iGent tower休息區

除了學術活動,UGent也會不定期舉辦一些校園演唱會,甚至在比利時一年一度倡導同性婚姻平權的Belgian Pride,各學院也會在建築前掛上彩虹旗幟,讓我在專注於專業知識之餘,也充分感受到校園的活力與自由的風氣!【精彩內容,下期待續~】

根特大學掛上彩虹旗幟的Ufo大樓

不定期開唱的校園演唱會

 

撰文:光電所碩士班學生黃郁庭

我所看到的UGent

根特大學((UGent)是一所擁有200年歷史的大學城,各個學院坐落在市中心或其他近郊區域,因此沒有明確的校園範圍,只能說根特大學環抱著整個城鎮。

在EMSP計畫中我們能選擇根特大學或者是布魯塞爾自由大學(VUB)入學,由於對大學城的嚮往以及世界排名的關係,最後我決定去根特大學。當時的過程有點曲折,起先遲遲無法拿到根特的學生證,已經開學了卻還沒選課及收到論文題目,一切都感到非常混亂與陌生,所幸最後在VUB的教授幫助下終於順利解決許多困難,也開始在根特一年的冒險。

比利時的就學制度也和台灣相差許多,像是除了醫學系以外的全部科系都不需要經過測驗,只要申請就能就讀,也由於歐洲的學費相較於他們的生活物價是非常便宜的,政府會提供大量的補助給學校,所以學校也樂見許多學生就讀,他們再透過考試制度篩選掉不適任的學生,可能是退學或者轉系等等,大學學歷對比利時人而言並不是必需的。

根特街景

根特除了在市中心的法律學院、建築與工程學院外,在較遠的郊區還有社科院、醫學院和科技園區。醫學院則是聯合了根特醫院,有點像臺大和臺大醫院的模式,科技園區有光電所、化工所等理工科系的系館,也有許多科技公司進駐其內,可想而知是非常偏遠的,然而由於實驗室和修課因素,因此也是研究生幾乎每天必去的地方,充滿許多快樂又血淚的回憶。

這邊的讀書風氣和台灣有點不同,由於他們沒有每個人都必須念university的必要,有些人可能只有高中職學歷,或者念比較偏技職類的college,所以我覺得這邊的學生是略比台灣認真的,起碼以研究所而言非常明顯,可以感受到同學研究和做學問的熱情,來混學歷的感覺是少數,或外國人比較多。

根特大學的台灣人比例其實很低,大多是半年或一年的交換生,少數是碩班和博班,所以幾乎大家都認識,也會常常聚會聯繫。比利時算是亞洲人相對少的國家,因此走在路上看到的東方面孔百分之九十五都來自中國大陸,所以我後來也和一些大陸朋友蠻要好的,然而在理工系館,大陸人或其他外國人的比例會大幅上升,推測可能對於當地人而言工程真的是一門不容易的學問。

而在我入學的2017年剛好是根特大學兩百周年,因此整座城市都有許多慶祝的活動,像是動物科系會展示馬的骨頭,或許多3D投影的實境遊戲讓市民可以參與,融合了教育與娛樂,也有播放紀錄片的影視廳,根特市立圖書館也參與其中,內部更有學生組織的廣播電台,可以感受到這座古城非常有人文氣息、又有高端科技的發展,很和諧地融合在一起。而兩百週年也有推出專屬的帽T和T-shirt,後來常常在路上看到學生穿,我也入手了一件。

總而言之在根特念書可以得到很好的生活品質,建築非常漂亮也有許多可以逛街的地方,而研究機構也歷史悠久,學校擁有許多資源可以利用,有時候書念累了就去街上逛逛走走,是個會讓人想長居的地方。【精彩內容,下期待續~】

 

 

 
     
 
 

Swept-Source Optical Coherence Tomography Imaging of the Guinea Pig Cochlea

Professor Hsiang-Chieh Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 李翔傑教授

OCT is an imaging modality that can be illustrated as the optical analog to ultrasound, where focused light illuminates a sample and backscattered light is collected under use of interferometry. On the other hand, the inner ear is a small and sophisticated organ, mainly comprising the vestibular system and cochlea. In this study, we leverage the technology of swept-source optical coherence tomography to obtain the ex vivo volumetric image of the guinea pig cochlea allowing a better understanding of the cochlear architectures, serving an important step for the subsequent in vivo applications. Moreover, two different center wavelength light sources, i.e. 1.06 µm and 1.3 µm, were used to develop two separate OCT systems, enabling a more detailed investigation on the tissue architectures of the guinea pig cochlea at different regimes as well as different imaging resolutions.

Fig.1 (a) Cross-sectional OCT image of the guinea pig cochlea showed the features with lower OCT scattering intensity reminiscent of the structure in the guinea pig cochlea as shown in (f), the light micrograph of the guinea pig, and inner red line and blue line indicate the position of the en face images (c) and (d), respectively. Yellow and green lines in (c) indicate the position of the cross-sectional images (a) and (b), respectively. Note (f) is reprinted from a previous publication [1]. (M: modiolus; RM: Reissner's membrane, ST: scala tympani; SM: scala media; OC: organ of Corti; SV: scala vestibuli)

 

 

 

Fig.2 (a) Cross-sectional OCT image of the guinea pig cochlea for 1060 nm SS-OCT system in terms of another transverse scanning direction. (b) for 1030 nm SS-OCT system.

Reference:
[1] Y. Raphael and R. A. Altschuler, "Structure and innervation of the cochlea," Brain Res Bull, vol. 60, no. 5-6, pp. 397-422, Jun 15 2003.

 

     
 
 
論文題目:新穎有機發光元件光萃結構之光學模型與分析設計研究

姓名:陳奕均   指導教授:林晃巖教授

 

摘要

有機發光元件(Organic light-emitting devices, OLEDs)近年發展由於技術逐漸成熟,因此在顯示器以及照明市場愈趨成為一不可小覷之主流技術,然在光萃效率之提升方法上仍為眾多學者們所研究之棘手問題,我們嘗試以複合電極奈米網格結構來提升元件出光效率,並使用一複合多尺度(multi-scale)光學模型進行分析該結構之增益機制,該模型利用基於波動光學之數值方法計算尺寸小於波長之結構並保留該波動特性,同時也利用幾何光學之數值方法如光線追跡法進行簡化計算。

 該複合電極奈米網格結構,係利用ITO奈米網格,並搭配填入高導電PEDOT:PSS材料所形成(見圖一,與吳忠幟教授實驗室/陳建宇博士合作),除了能有效將內部模態萃取進入基板以及減少表面電漿模態之損耗外(見圖二),同時也作為導電膜層維持一定之電氣特性,實驗中在奈米網格加入OLED元件後得到61.9%(奈米網格)之外部量子效率,而在光學模擬計算下其外部量子效率可達到64%(奈米網格),與實驗結果接近,並能使用所建立之光學模型分析在元件內部中之電場與模態分布以解釋其增益機制。

圖一、ITO網格結構之製程示意圖

圖二、不同方向震盪偶極於平面元件與奈米網格元件中之x-z截面上能量流密度分布:(a) y方向震盪偶極;(b) z方向震盪偶極;(c) z方向震盪偶極造成之吸收能量分布。

 


 
 
 

— 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、盧奕 —

自供電式感應器

一個環繞手指的太陽能心跳感應器的展示,使得薄型又靈活的自供電式之電子裝置和光電裝置的實現又向前邁進了一步。該方法提供了開發獨立、自供電、可穿戴生物醫學感應器的途徑。

為了製造這種裝置,Sungjun Park和來自日本與韓國的同事製造了一個超薄且具有彈性的有機光伏(OPV)電池作為電源,並將其與有機電化學電晶體(OECT)集成在彈性基材上(Nature 561,516-521; 2018),如圖一所示。OPV僅3微米厚,由PBDTTOFT:PC71BM有機異質結構組成,夾在作為電子傳輸層的ZnO奈米粒子層和Ag / MoOx的上電極之間。OPV的功率轉換效率約為10%,重量僅為36.6微克,且每公克能夠產生11.46瓦的電能。

 

圖一、具有彈性的有機光伏(OPV)電池與有機電化學電晶體(OECT)集成在彈性基材上

成功的創新關鍵是運用一維光柵圖案化的光活性有機聚合物層和ZnO層,以提高器件的效率。其中760奈米週期的光柵圖案是由空白DVD-R的表面所轉印,如圖二所示。

 

圖二、一維光柵圖案化的光活性有機聚合物層和ZnO層

在製造後,將器件從玻璃基板上剝離並轉移到薄的聚對二甲苯層上。然後將OPV與OECT集成,以便在LED發出的光照射時,根據閘極偏壓引起的輸出電流變化,展示自供電式的手指心臟傳感器(如圖三所示)。記錄的心臟信號的峰值強度和標準差分別為0.47微安培和23.5奈安培。與使用商用電池作為電源的比較中,顯示了沒有外部電源線噪聲的好處,且由於短的互連而沒有接地迴路。

 

圖三、自供電式的手指心跳傳感器與量測訊號

 

 

參考資料:

[1] Noriaki Horiuchi, “Self-powered sensors,” Nature Photonics 12, 644 (2018)

https://doi.org/10.1038/s41566-018-0290-5

DOI: 10.1038/s41566-018-0290-5

[2] Sungjun Park, Soo Won Heo, Wonryung Lee, Daishi Inoue , Zhi Jiang, Kilho Yu , Hiroaki Jinno, Daisuke Hashizume, Masaki Sekino, Tomoyuki Yokota, Kenjiro Fukuda, Keisuke Tajima & Takao Someya, “Self-powered ultra-flexible electronics via nanograting-patterned organic photovoltaics,” Nature 561, 516–521 (2018)

https://doi.org/10.1038/s41586-018-0536-x

DOI: 10.1038/s41586-018-0536-x

   
 
 
 
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