第149期 2019年3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:2019.03.30
 
 

本所苏国栋教授研究成果「单透镜仿生复眼光学镜头之研制」发表于高影响指数之光学和光电子学领域SCI期刊Optica,特此恭贺!

文章篇名:One-lens camera using a biologically based artificial compound eye with multiple focal lengths

网页连结:https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-6-3-326

本校网页报导:http://host.cc.ntu.edu.tw/sec/schinfo/epaper/article.asp?num=1387&sn=16898

本所4月份演讲公告:

日期

讲者简介 讲题 地点 时间

光电所专题演讲

 4/12 (Fri)

李梦麟教授
国立清华大学电机工程学系

Development of Large Field of View, High Speed, High SNR, and High Axial Resolution Optical Resolution Photoacoustic Microscopy

电机二馆105演讲厅

 14:20~16:00

 

 

 

 
 
3月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2019年3月8日(星期五)下午2时20分
讲者: 孙家伟教授(国立交通大学光电工程学系)
讲题: 智慧医疗光电技术
  本所于3月8日(星期五)邀请孙家伟教授于博理馆101演讲厅发表演说 ,讲题为「智慧医疗光电技术」。孙教授为本所毕业校友,毕业后于学界表现杰出。本次演讲本所教师及学生皆热烈参与,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

孙家伟教授(右)与本所李翔杰教授(左)合影

 

时间: 2019年3月15日(星期五)下午2时20分
讲者: Prof. Yoshiaki Yasuno(日本筑波大学 )
讲题:

1. Signal and image processing of optical coherence tomography
2. Multi-functional optical coherence tomography imaging of eye

  本所于3月15日(星期五)邀请Prof. Yoshiaki Yasuno于电机二馆105演讲厅发表演说,讲题为「Signal and image processing of optical coherence tomography」及「Multi-functional optical coherence tomography imaging of eye」。本次演讲本所教师及学生皆热烈参与,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

 Prof. Yoshiaki Yasuno(左)与本所李翔杰教授(右)合影

 

时间: 2019年3月29日(星期五)下午2时20分
讲者: 郑钰洁教授(国立台北科技大学光电工程系)
讲题: Near-field flat focusing mirrors
  本所于3月29日(星期五)邀请郑钰洁教授于电机二馆105演讲厅发表演说,讲题为「Near-field flat focusing mirrors」。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。
 

 

郑钰洁教授(左)与本所李翔杰教授(右)合影

 

 
 
 
     

~ 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

【之三】

撰文:光电所博士班学生樊俊远

静谧的夜晚,忙碌的研究,一如往常的日子,无意间翻着计算机里数据夹无数的照片,不禁莞尔而笑,与南京大学博士生交流会议离现在不过几个礼拜的时间,对于我来说,却像是年深日久的事情了。不过短短的几天,会议讨论以及文化参访的回忆却在我生命之中留下了不可抹灭的轨迹。

轰隆轰隆,文化参访的第一天,从罗东车站往花莲车站的路上,抬头仰望着雨点滴落在高速行驶的火车上,内心慢慢地雀跃起来。我一边尽责地担任所办筱文姊派给我的车厢领队任务,一边也不忘享受着久违的远游。我与周刚同学谈论着两岸文化的差异,从交通到日常生活无所不聊,微信强大的功能整合也让我啧啧称奇,一路上有些南大同学早已进入梦乡,这也难怪,会议讨论时我们竭尽所能展现出自己的研究成果,并热切渴望地获取新知,彼此间知性的碰撞早让同学们精疲力竭了吧!虽然花莲同样位于宝岛台湾,距离台北不过几个时辰,但我来访花莲的次数却寥寥无几,是由于生活过于忙碌,亦或是自己周边的事物有时更难察觉呢?我不禁陷入短暂的沉思。

位于花莲的东大门夜市以洄澜之心为中心点发散出去,是花莲的一大热门景点,由于东北季风的影响,雨势滂沱,虽然身上衣物全数湿透,难免显得有些狼狈,然而倾盆大雨却丝毫不减我们的兴致,两两共撑一把雨伞,漫步在夜市的街道上,严苛的天气让彼此心与心的距离更加紧密,许多同学开始寻觅先前在网络上锁定好的目标,卖力叫喊的小贩、热情搭讪的原住民、沉沉入睡的孩童,浓厚酝酿着在地风情,让我们一行人围着几小桌,吃着原始风味的美食聊至深夜。

「那么一小时后在原地集合。」待导游语毕,同学们迫不及待地开始探索第二天早晨的参访地—七星潭以及太平洋公园,在阳光的照耀下,海面上波光粼粼,海浪随波起伏,拍打着岸边,绽放出无数纷飞的浪花,据我所知,南大的许多同学平时没什么近距离接触大海的机会,也因为如此,对于南大同学的反应我也格外感兴趣,许多同学不断按下相机的快门,拍出许多精彩的照片,也有一些同学凝视着大海,将眼帘中所呈现的美景深深地刻印在脑中,我与宗印则是在比赛打水漂,经过几番切磋,我们都渐渐掌握技巧,导游也传授我们一些独门技巧并提到当年往事,此时导游清澈的瞳孔中,倒映出些许的寂寞,一想到导游或许曾经有段风风雨雨的故事,我不禁神往。

砂卡礑步道是日治末期所建,主要是为了发展立雾溪的水力发电,我们下午沿着砂卡礑溪而行,探索着景观生态以及人文之美,砂卡礑溪床上铺满大大小小的垒石,与湛蓝湍急的溪水合奏出响亮的天籁之音,壮观的褶皱在两岸山壁和溪中岩石上形成一幅幅壮丽壁画,我与爱珍同学一边轻松愉悦地闲聊着,一边欣赏着大自然的鬼斧神工,藉由彼此的交流,了解台大与南大相似以及相异之处,在步道中的三间屋,马告香肠的香味令人垂延三尺,让许多饕客停下脚步,「马告」是原住民称呼山胡椒的方式,以往日常生活中时常耳闻,却不知其义,我们有说有笑地在这幽静的小径度过了难忘的下午,准备告别花莲回到熟悉的台北,虽然有些不舍,但我相信同学们都已在自己的生命中写下了难以忘怀的篇章。

「戴着耳机挺好看的呀!」我请庭皓同学帮我拍完照后立刻跟上故宫导览员的脚步,最后一天的行程我们在历史悠久的故宫做个收尾,虽然我个人对于历史文物并没有深刻的了解,但从导览员细心的讲解以及同学们认真的神情也让我感受到这些古物的魅力,「或许我该增加一些研究外的人文素养呢!」我心里暗自订下未来的目标。结束整个上午的故宫参访行程之后,我们接着在原住民餐厅享受着独特地道的风味餐,中间还发生了小插曲,台大与南大的成员被邀至前台体验原住民传统舞蹈,轻快的音乐以及奔放的民族风情,让我们都快有点招架不住了呢!相信气喘吁吁的所长以及院长也都留下了深刻的回忆吧。

与南京大学博士生交流活动让我成长了许多,藉由观察、寻觅、体验,开始慢慢地留意周遭的事物,也认识了与许多形形色色的人们,然而天下没有不散的宴席,新的相遇中,往往也伴随着离别,从古至今,这惆怅感大概都是一样的吧!有缘千里来相会,无缘对面不相逢,南京大学的朋友们,明年两岸博士生交流,说不定我们会在南京再次相见也说不定哟!

 

 

光电所参与欧盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划  系列报导 ~

【之二】

撰文:光电所硕士班学生宇德安

在EMSP的课业部分可以说是相当繁重,一年之间必须修完课程学分并完成论文,一般推荐在上学期安排较多的课程,下学期则课程负担较轻,主要重心放在研究。 在EMSP的计划中需要修60学分(ECTS),除了硕士论文的30学分(ECTS)外,还需要修30学分(ECTS)的必、选修课程,其中包含一门4ECTS的必修课程、16ECTS的光电所课程、4ECTS的工程学院选修课程和6ECTS 的自由选修课程。在这一年中,我修习了光学领域趋势、高速光子晶体、折射与绕射光学影像系统、生物光学、光线追踪(ray-tracing)系统设计、光电产业商业课程等课程。

VUB的EMSP课程安排相当特别,一学期共上课12周,很多课程都是每两周上一次课,虽然上课时数看起来较少,内容却是相当扎实,上课进度也很密集,有些课程是每次上课都会指派作业,有些则是安排期末报告,但所有的课程都没有安排期中考,只有期末考。由于上课都是8至12人的小班教学,老师时常会跟学生互动,也鼓励学生在课堂上随时有问题就可以打断老师发问。EMSP的许多课程是由VUB和根特大学各一位老师合开,因此若是轮到根特大学的老师上课,在VUB的学生不用特地跑到根特大学去上课,可以利用通讯教室进行远程上课,反之亦然。

令我比较印象深刻的是光学领域趋势这门课,老师并不是教我们光电领域的趋势,反而是要求我们每一位学生去找一个光电领域热门的主题,深入地了解后给一个长达45分钟的授课,对同班同学介绍自己选定的光电领域主题。在这门课中我不只对自己所研究的主题有更深入的了解,也学习如何组织简报的架构和做简报的技巧,让台下的听众能从投影片中更容易地了解我所要传达的讯息。

在国外的考试制度也十分特别,在台湾考试大多是笔试,然而在VUB,大部分的考试是以一对一口试的方式进行,教授会先给题目让同学们有时间做准备,做好准备后会到另一个教室和教授口试,对于一些较简单的问题,教授可能会延伸出其它问题,测试你对于这个题目的了解程度;对于一些较难、答不出来的问题,教授可能会给你一些提示,看看你是不是能在适当的提示中,运用课堂所学来回答。刚开始,我曾担心自己可能会不适应这样的考试制度,所幸在VUB有举办模拟口试,让我们这些没有口试经验的同学能够试试水温,模拟口试虽然自由参加也不算成绩,但对我在之后期末考的准备上很有帮助,也减轻我不少压力,很建议之后如果有学弟妹就读VUB时,能参加这样的模拟口试。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生游舜豪

在修课方面,我们在比利时需要修得60学分(ECTS),不过因为硕士论文本身占30学分,所以原则上我们只要修30学分就可以。而30学分根据修的课程不同会略有差异,但是基本上应该是在8门课左右。我们可以自己选是否要上下学期各4门,或者一口气在上学期把课程修完,我的选择是在上学期的时候修7门,下学期只修1门,且利用下学期不上课的时间完成硕士论文。在选择课程与门数的时候,除了与台湾一样可以先去试听几次再决定要不要选之外,还可以询问EMSP承办人Majorie有关于该门课程的评价。在这里,选课的时候不只能够选择这学期的课程,下学期想要上什么课也可以这个时候选好,所以在选择下学期的课程时,从Majorie那里得到的课程评价就非常重要。而在VUB,30学分中有1门必修、7门选修,而7门选修之中又含1门工程选修以及自由选修。有的同学会使用自由选修去学荷语,方便与这边的人沟通。自由选修的部分可以修非光电的工程选修,比方说去机械系修课或是电机系修课。在选定所有的课程之后就可以把所选的课表给Majorie,她会帮我们计算我们所选的课是否满足30学分,也会帮我们看我们所选的课是否 在EMSP的选课规范内,有任何的错误或问题她都会马上告诉我们。

与台湾的差异应该是上课的时间,在这里有许多课程是每两周上一次,一次上4个小时,所以在选课的时候可以看到两门课是同一天同一个时段,只是一个是奇数周上课,另一个是偶数周。在上课方式方面,有一些课程是根特与VUB的学生都可以修的,如果在课程表上面没有特别注明的话,上课的方式就是以视讯同步的方式上课;但如果有特别注明在根特或在VUB开课,就要亲自出发搭火车去那边上课。而考试的时候,会依照考试地点不同,有的课程也是要一早搭火车去别的学校考试才行。

考试的部分有分为一般笔试、口试以及笔试口试混合,笔试的方式与台湾相同,给题目,写答案,然后交卷。口试的部分是老师会在考试的时候给我们题目,然后让我们用20分钟的时间组织要说的内容,再个别进入老师的办公室与教授一对一说明答案。教授基本上都会先要我们说明一些题目中简单的概念,再由其概念慢慢延伸进入题目中比较深的部分,有的时候也会问题目以外的概念。如果答得好他会给你称赞,而答得不好也不用担心,因为教授会引导我们一步一步思考,所以在考试的过程中教授仍然在教我们。如果透过他们的引导下说出正确答案其实也算答对,但如果没有答出来,教授也会以你答的内容斟酌给分。我们有修一门课是笔试口试混合,教授在我们写完考卷后把我们叫到办公室问我们为什么答案要这样写,如果答案只是死背的话是绝对回答不出来的,他们也是利用这种方式看我们到底会不会。

若不幸考试没有通过也不用担心,在这里并不是考试没过就会被当掉,在八月底的时候有可以补考的机会,要注意的是若没有赶上六月的硕士论文口试,则硕论以及补考等等所有事情都会卡在八月底,到时候在准备上就会有点难以招架。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生林音妙

EMSP是由布鲁塞尔自由大学(VUB)、根特大学(UGent)两所核心学校共同合作的计划,也因此我们能任意选择两所学校所开设的课程,共同开设的课程则是依据开课地点可在另一学校以视讯上课。由于在这一年内,包含所上必修选修以及任意选修总共需要修习30学分(ECTS)的课程,另外加上30学分的硕士论文,在学期初与指导教授及带领我的博士学长姐讨论后,就决定在上学期将修课的学分完成,并在课余阅读研究相关的文献,下学期专注做实验与写论文。而我在上学期除了所上4学分的必修、16学分的所内选修,还特别选了10学分的外系选修课,每个礼拜的学习是非常紧凑而充实的。

必修课主要是找来近代新颖科技相关技术的讲师来演讲,常常能听到业界或是有趣的新科技,讲者们也很欢迎大家给予意见、一起讨论,比较特别的是期末会让我们挑选一项近代发展的新技术,参考各文章撰写文献回顾并在期末发表,虽然半个学期的时间很深入地了解一项技术有点困难,不过这堂课的文章写作与发表也算为下学期的论文及口试作了热身。

刚开始会担心来这边修课会因为语言不适应跟不上进度,不过幸好参与这个计划之前有先在台湾大学修习相关的基础课程,而且选修课程都在10个人以下,有任何问题都可以马上跟老师讨论,没有当初想象中困难。还记得有一堂光学设计课,老师还会要求同学们先预习下次上课内容,查询数据并先跟大家分享已知的相关知识,再从同学们提到的进行延伸,教学互动非常活泼有趣。

除了以上的必修选修课程,根特大学有开设一堂专门给外国学生的课「Low country study」,刚开始被吸引,是听朋友提到有亲手制作比利时最著名的巧克力课程!不过选了之后才发现除了实作课程,每个礼拜安排的讲师、课程的主题都很特别!从比利时如何从Low country(现今的荷兰+比利时)独立成为一个国家,到比利时的政治、语言分区、艺术,甚至是同性恋及安乐死的议题都有介绍,而这学期的家政实作是与根特的另一所技职学校合作做松饼,也举办了户外教学到比利时与荷兰边界的港口、小镇,老师在巴士上就像导游一样介绍,例如昔日是海的地区如今都被填土变成农田村落、这里的人的职业又是如何随着人造地变迁…等,并且安排到根特博物馆参观导览。如果想更了解比利时的文化,很推荐这门有趣又很有意义的课程!

 根特博物馆

 Low country study户外教学

我所修的课程考试几乎都采口试,刚开始听到口试会很担心自己无法把所想要表达的细节传达清楚,不过后来发现教授们都会慢慢引导学生,根据说出来的答案导向不清楚的部分,让你在口试时很清楚地了解教授想要传达的完整观念。将所学在口试中一一整理讲解给教授听,再让教授给予回馈,考完总会有种神清气爽的舒畅。

上学期的修课量很大,而因为评分标准都在最后一次的期末考,若是要提前为圣诞节温书假好好放松逛逛圣诞市集做准备,平时就要做好预习及复习、分配好时间,在美丽如画的根特漫步、参加庆典狂欢的同时也能兼顾好学业,是我觉得对自己负责也很有成就感的收获!【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生黄郁庭

由于我是以访问学生的身分在根特大学注册,所以选课还是由VUB的教授帮我们安排,但这边的选课是在第一学年学期初就要选好整年的课了,所以要花时间研究一下好好慎选。我们的学程是规定30学分(ECTS)的修课和30学分的论文分数,所以大概要修7至8堂左右,而这边的课都是非常偏光学类的,不像台大还会有半导体制程之类的选项,所以对我而言有点陌生,不过如果EMSP指定课程都有修到的话,会比较没有压力。

这边的课程非常弹性,像是有视讯课,可能上课教室在VUB,然后我们可以坐在根特的教室同步联机,时间的安排也非常弹性,通常会在学期刚开始就告诉你第几周需要上课,所以不是每个礼拜固定时段,有些课则是固定两个礼拜上一次,全看教授自己的安排。此外,他们的修课时段是不会挡修的!我听到比利时朋友分享才知道,选同时段的课程是可以的,只要你确保教授接受,而且自己也有能力不去上课并通过考试的话,不像台大系统会直接挡修,这点让我感到最不可思议。

至于课程的难度,主要可以分成语言或学术两方面来看,如果你的英文听力极强那可能语言就不是什么问题,像以前在台湾上课一样,但若有些口音极重的老师授课,可能连母语是英文的人也不能完全理解。对我而言视讯课的质量就非常不好,透过麦克风远程联机传出的音质让我很难适应,所以如果想修视讯课的人可能要考虑一下这个缺点。至于学术方面,其实深度不会太难,有认真上课应该都能应付,所以不用太担心,如果有考古题的话就更不用担心了。

考试方面则和台湾很不一样,几乎每堂课都是先笔试,等你回答完问题后再走进小教室跟教授一对一口试,教授会读你的答案并且提问,确保你真的理解想表达的内容,如果回答得不是很理想,教授也会循循善诱、引导你的思维。我觉得这种形式的测验可以确保学生不是死背答案,而且也能学到东西,让我觉得很值得台湾学习。

至于补考方面,由于我上学期不是很认真所以要补考两门,他们的补考制度我认为相当不人性化,无论是哪学期需要补考,都统一在暑假举办,所以表示当你在准备论文水深火热之际,还要准备期末考,并且准备半年前修课早已遗忘内容的补考。因此建议学弟妹一定要认真,不要走上补考之路。

至于班上的气氛其实蛮安静的,由于我们系所的人不多,有时候可能某堂课只有两三个学生而已,但通常外国学生下课后是不会待在教室里面的,大多都是去走廊散步或和同学聊天,相对低头滑手机或做自己事情的台湾人,算是蛮不一样的氛围 。【精彩内容,下期待续~】

 

 

 
     
 
 

Efficiency enhancement of light color conversion through surface plasmon coupling

Professor C. C. Yang’s Lab.

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 杨志忠教授

The efficiency enhancement of light color conversion from blue quantum well (QW) emission into red quantum dot (QD) emission through surface plasmon (SP) coupling by coating CdSe/ZnS QDs on the top of an InGaN/GaN QW light-emitting diode (LED) is demonstrated. Ag nanoparticles (NPs) are fabricated within a transparent conductive Ga-doped ZnO interlayer to induce localized surface plasmon (LSP) resonance for simultaneously coupling with the QWs and QDs. Such a coupling process generates three enhancement effects, including QW emission, QD absorption at the QW emission wavelength, and QD emission, leading to an overall enhancement effect of QD emission intensity. An Ag NP geometry for inducing an LSP resonance peak around the middle between the QW and QD emission wavelengths results in the optimized condition for maximizing QD emission enhancement. Internal quantum efficiency and photoluminescence (PL) decay time measurements are performed to show consistent results with LED performance characterizations even though the QD absorption of PL excitation laser may mix with the SP-induced QD absorption enhancement effect in PL measurement. Figure 1 schematically shows the SP coupling mechanism. Figures 2(a)-2(c) show the SEM images of Ag NPs in samples D/E-500, -540, and -580, respectively. Figure 3 shows the transmission spectra of the three Ag NP samples. The transmission depressions correspond to their LSP resonances. A deeper depression at a wavelength indicates stronger LSP resonance. Figure 4 shows the normalized emission intensities as functions of QW injection current in various samples. Among them, the color conversion efficiency of sample D-540 is the highest through LSP coupling.

 Fig.1 SP coupling mechanism

Fig. 2 (a)-(c): SEM images of Ag NPs in samples D/E-500, -540, and - 580, respectively.

 

Fig. 3 Transmission spectra showing LSP resonances.

Fig. 4 Emission intensities of QDs in different samples.

 

     
 
 
论文题目:曲面型微透镜数组、环境友善头灯及利用流体成型制造透镜之光学研究

姓名:梁玮伦   指导教授:苏国栋教授

 

摘要

本论文以光学系统设计为主题。首先探讨如何将相机成像结构结合曲面型微透镜数组以及毫米(mm)尺寸之单透镜,其成像系统乃基于人眼以及由生物启发之多焦距人工复眼的原理。微透镜数组中的每个子透镜皆为单一通道,并各自独立进行成像(见图一)。利用此多信道成像原理,进而引发出火车头灯研究主题,即设置于灯壳中之各个 LED 芯片所发出之光线,可视为各自独立之照明光斑(见图二),此模式如同前项主题当中,光线于多通道行进的过程,并用以探讨头灯照明。本研究系统性地进行分析设计,以确定反射器中 LED 芯片位置应如何摆设,方可达到最少电力消耗,又同时满足美国联邦法规之交通安全规范限制。至于在首项主题所使用毫米尺寸之单透镜,则早已广泛应用于光学设计中,并于光学研究中占有相当大的重要性。由此,引发出另一项主题,探讨如何高速自制毫米尺寸透镜之方式。我们提出了一种利用弹性模具来制造光滑非球面透镜的方法,该弹性模具是由注入受控气泡于液体聚二甲基硅氧烷(PDMS)后硬化而成。在制作好弹性体模具后,我们接着将紫外光固化胶填充到模具中,并照射紫外光使其硬化,即可复制出等同于受控气泡外型之镜片。

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 —

光喷洒器

尽管使用光学驱动的微型电动机已经实现了高旋转速率,尤其是在低黏度流体中或者具有小尺寸的转子使其阻力最小化的情况下,但是与理论最大值相比,实际所展示的转矩效率通常很低。现在,Silvio Bianchi与其意大利和匈牙利的同事展示了,透过激光直接写入制作的3D结构中的光线之精确重新布线,光学微型涡轮机可以更利于利用光的动量并有效地产生均匀和可控的转矩(Nat. Commun. 9, 4476, 2018)。

主要通讯作者Roberto Di Leonardo告诉Nature Photonics编辑说,这项工作的动机源于简单的实现先前的设计,亦即光驱动微转子的实际可产生每单位光功率的转矩,而这个远低于理论最大值。为了实现更高的效率,研究团队提出了一个复杂的3D微结构,以最大化机械转矩的方式,将入射光重新指向到多个输出点。该结构由具有对掌性形状的SU8光阻制成,看起来像花园喷洒器的类型,由于其中水通过多个旋臂引出以喷射水,而导致结构旋转。在他们的作品中,水载喷洒器的旋臂由微光纤波导结构替代,该微光纤波导结构被设计成从结构的径向周边喷射光(如图一)。

 

图一、光喷洒器的结构

虽然大多数光学涡轮机依靠散射,但是本研究是使用波导的方式,使得大部分入射光能够到达光逃离的期望出口点。这种设计可使实际实现的反作用转矩最大化,作者说它可以达成与理论最大值具有相同的数量级。

Di Leonardo解释说,为了制造花园洒水器的几何形状,他们使用了基于双光子聚合的家用激光直接写入装置。虽然3D制作令人印象深刻,但Di Leonardo提到,这项工作中最具挑战性的方面,实际上是要引导光通过复杂和急剧弯曲的部分(曲率半径~10μm)。有必要了解弯曲的分支,并对光在复杂光纤网络内传播时的损耗进行定量分析。弯曲微纤维的分析导致了结构的特定形状参数。

为了直接与准确地评估弯曲损耗,我们透过双光子聚合的激光直接写入来制造一组180°的拱形,其具有恒定的曲率半径R和具有直径2a =2μm的圆形横截面。光纤拱形的输入和输出面都位于盖玻片表面平面上,使我们能够使用相同的物镜(20×NA = 0.5)来耦合输入光并收集输出光。激光光束(λ= 1064 nm)聚焦在输入光纤核心的中心,而穿射光则以数字相机来成像(图二)。

 

图二、光纤拱形结构的耦光与出光

Di Leonardo说:「光学镊子通常用于捕捉和操纵简单的球形物体。我们证明了当使用能够以受控制且有效的方式引导光的结构时,光驱动可以更有效,使用现代3D微制造技术能够允许复杂的物体的设计,使光学显微操作更加高效和多样化。」

该团队目前正在研究使用成形的激光光束来改善与结构的耦合,以及同时藉由控制微流体芯片内的转子数组,以控制微流的产生。

 

 

参考资料:

[1] David F. P. Pile “Light sprinkler,” Nature Photonics 12, 723 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41566-018-0316-z

DOI: 10.1038/s41566-018-0316-z

[2] Silvio Bianchi, Gaszton Vizsnyiczai, Stefano Ferretti, Claudio Maggi, and Roberto Di Leonardo, “An optical reaction micro-turbine,” Nature Communications 9, Article number: 4476 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06947-y

DOI: 10.1038/s41467-018-06947-y

 
 
 
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