第153期 2019年7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:2019.07.30
 
 

本所孙启光教授荣获本校「2018学年度教学杰出及优良教师遴选—专任全英语授课教学优良奖」,特此恭贺! 

 

 

 
 

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 ~

【之六】

撰文:光电所硕士班学生宇德安

在VUB参加EMSP课程的学生一年约10~15人,由于参加的学生没有很多,上课都是10人以内的小班制,老师也很习惯于跟同学在课堂上有互动,不像在台湾上课时学生鲜少提出问题,真的有问题也是下课后去找老师讨论。在EMSP的课堂上,老师很欢迎学生一有问题就随时打断他,比起教学进度,老师更在意的是在每一个段落大家是不是真的有跟上。

除了修课外,相处最多的师长就是我的指导老师—Heidi教授和Wendy教授,两位教授人都很好,但也十分有纪律。Heidi教授除了在硕士论文上给我很多指导外,在一开始的选课、选题目上也给我很大的帮助;Wendy教授则是在光学仿真软件上给我很多指导。由于在研究上只有一年,时间很紧凑,教授们在题目架构上一开始就会有比较明确的规划,但如果题目的负担太大也可以适时找老师讨论。

在去比利时之前,我曾担心该怎么与外国同学互动,但实际上到了当地和外国同学相处后,我认为外国的同学其实都很好相处,最要突破的反而是"自己担心自己的英文不够好"这个框架。在VUB光电所那层楼有一间student room,常常在那边会遇到同学,大家一起聊天、讨论作业,也会一起相约去吃午餐,坐在学校的草地上,拿着三明治边吃边聊天,享受着欧洲和煦的阳光。

在宿舍也是一个常常和国外同学交谊的地方,由于餐厅是共享的,在午、晚餐时间也常常会跟同寝室的室友一起吃饭、聊天、分享食物,由于在VUB的同学主要的母语仍是荷兰语为主,室友之间用荷兰语聊天时,其实完全没办法加入话题,但如果我们主动发起话题,室友们也很乐意用英文跟我们聊天,对于他们没见过的台湾菜肴,有些室友也相当感兴趣。

在宿舍,我们也有一些活动,一开始的迎新活动是由宿舍的室友为大家煮饭,除了吃到当地的菜肴外,还品尝到室友私藏的各种酒类。另外,最令我印象深刻的是Saint Nicholas day的活动,大家会把鞋子放在餐厅的一个角落,在接近12月6日Saint Nicholas day时,大家会轮流送饼干糖果在其它人的鞋子里,虽然在卫生上有些疑虑,仍是一个十分有趣的活动。

我们也会找EMSP的同学一起来吃饭,分享各国同学的菜肴、也分享不同地区的文化,还记得我在离开比利时前问了一个同学想吃什么华人食物,他提到想吃水饺,因此我第一次从用面粉做水饺皮开始做水饺,除了满满的成就感外,也十分开心能与国外的同学一起分享食物。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生游舜豪

在EMSP计划中,可以遇到来自不同国家的人,比如这次我们的班上,只有少部分的比利时人而已,其它的人来自意大利、波兰、罗马尼亚、阿尔巴尼亚、埃及、衣索比亚还有巴勒斯坦等等;而VUB老师或是B-Phot实验室的研究员也很国际化,除了比利时教授外还有来自法国、中国、西班牙以及叙利亚的教授及博士研究员。因此在VUB以及B-Phot, 我除了私底下跟德安或中国同学使用中文之外,其它的所有场合,只要有外国人在身边的地方就都是用英文聊天,防止他们听不懂而怀疑我们说话的内容。而与外国人说话,就我个人而言所面对的困难主要有两个部分,一个是对于语言能力的怀疑,另一个是口音。对于语言能力的怀疑,意思是我自己对于自己的英文能力实在是没有什么信心,所以当大家聚会的时候基本上我都是安静地待在一边陪笑,不会说太多话。但这并不表示我不会表达或是我听不懂大家说话的内容,而是我怕我表达意见的时候大家听不懂我想表达的内容。而口音问题方面,在比利时生活一段时间后可以很容易发现,荷语区出身的人英文能力都很好而且没有口音问题,但是听法语区出身的人说话就很容易受到口音影响,要稍微专心听才能懂他们说什么。不过,来自中东以及非洲的同学,他们的腔调就非常重,尤其是来自非洲的同学,跟他说话我几乎都是用猜的,要听懂他说什么,到现在对我仍然是非常困难。

与外国人相处,最好的方式就是邀请大家一起吃饭,而且不是去哪间餐厅吃,而是大家带一道自己家乡的料理一起跑到某一间宿舍的厨房吃饭。这样不仅可以吃到不同国家的料理,也可以透过料理开启话题,例如原料选择以及调理方式等等。而且跟大家吃饭,基本上都会有人带酒(或者自己准备),喝完酒后大家会比较好聊,更容易从中了解到与外国人相处的方式,如他们喜欢什么等等。在这里给学弟妹的建议是,外国男性受到星际大战(Star wars)的影响很深,所以可以在台湾先了解剧情,跟他们聊天的时候可以派上用场。另外,也可以透过相约一起出去玩的方式认识他们,在开学的时候其实会有一个类似国际学生会的组织会招募成员,他们会不定期举办出游活动,而且地点不限于比利时境内,他们有着长期合作的对象,因此出去玩所需的旅费会相对比自己去玩还要低,而且可以认识不同国家的人,如果是个性外向的同学可以参加看看。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生林音妙

在根特生活的这一年遇到许多友善的人们,从租屋处的房东一直到科技园的指导教授,每一个人都很亲切地帮忙解决生活或课业上遇到的困难。虽然与不同国家的人有不同文化背景的差异、有不同的母语,但有缘份的人总会在相处过程中磨合成彼此契合的样貌,也在各式各样的谈话过程中认识不一样的想法、开拓从未见过的视野。

回想起来,在比利时美好的时光大多都是跟朋友度过的,或者应该说,跟朋友在一起的日子都是非常美好而珍贵的。不管是跟初次见面就一拍即合的土耳其朋友们、系馆同班中国同学、陪我度过每一段进入无尘室及测量数据时光的比利时博士生、辗转参加的健行团认识的荷兰朋友、语言交换伙伴,很幸运的是每个在根特遇见的人都是友善又善良的。还记得我们有次跟土耳其朋友相约在春暖花开的草地上野餐,大家准备了吃都吃不完的食物,打躲避球,天都黑了还坐在公园的椅子上不回家,讲着各自国家的鬼故事,是个想起来就会会心一笑的回忆。

到土耳其朋友的家拜访 带隔壁实验室朋友去喝珍奶

除了外国朋友,由于成长背景的相似,与根特仅有的几个台湾人的连结也会更紧密些,我们会一起庆生、一起划船,甚至在几个夜晚看着星星互道心事,很难得的是在仅有的一年,能找到非常知心的台湾好友。

在根特划船 在布鲁塞尔朋友家聚会

回国之后才大大对「一期一会」这个词有所感触,世界之大,很多聚会上甚至是路上遇到相谈甚欢的人,当下的时光都不会再重来,有些人真的就是一辈子只见了一次,想来感伤,却时时刻刻更提醒自己要珍惜当下身边的友人。由于喜欢一个人旅行,很容易在路上遇到不同国家也独自旅行的人,相谈投机的话,就能成为旅伴一起走访那座城市,分享对建筑或宗教各式各样文化的感受,与世界上各式各样的人交流是我觉得比去名胜景点更得来不易的旅行意义。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生黄郁庭

对于不善交际的我来说,我觉得人际互动是留学生活中最困难的一点了!与师长的相处其实和台湾差不多,比较没有大问题,教授们大致上都非常友善。至于同学方面,由于我们所上人数较为稀少,像我们班大概只有八个人,所以大家都彼此认识。不过由于讲中文的人就占了五个,所以还是很容易不小心只跟中国同学待在一起,想要外国朋友还是得自己主动开口才有机会结交,不然实在很难从天上掉下来一个朋友陪你谈天说地(虽然我95%的外国朋友真的都是他们主动搭话认识的)。所以其实经过一年的历练,我还是不太会主动搭讪别人。

出于巧合我们外国朋友以土耳其为大宗,土耳其的女孩子真是超级活泼热情,也常会邀约作客,虽然她们是穆斯林却和想象中的保守不一样,私底下都非常外向健谈,以后有机会一定要去土耳其走走!至于比利时当地人,其实他们算是亲切害羞,如果你主动搭话,通常他们都非常友善,但我觉得比较少当地人会想主动和外国人认识,可能就像我们在台湾看到外籍同学也不一定会主动去搭话一样。经过了这一年我深深觉得,如果以后在台湾看到外国朋友一定要友善地帮助他们,海外游子总是寂寞。

但其实在这边最容易结交到的就是中国朋友,主要因为语言相近,而且他们会办许多活动,像是包车去outlet购物之类的,或是有一些在微信上的粉丝专页会公布一些比利时相关的活动或新闻,也有自己的二手社团,算是一个蛮方便的管道!

最后想着墨我对比利时人的观察心得,我觉得他们有时候甚至比起儒家文化圈的华人有过之而无不及,像是如果你第一次到别人家作客的话,主人问你要喝什么一定会先回答不用,等到主人问第二次才可以开始委婉地表达,即使是去好朋友家也是一样的道理。相较之下,语言与距离都非常近的荷兰人就刚好完全相反,荷兰人非常直接,如果主人问要喝什么,他可能第一次就会直接回答咖啡加糖加奶,两种文化有非常大的不同。

我觉得欧洲国家的优点是友善和语言能力优秀,且也因为种族本身就很多元,不太会歧视不同种族肤色的人。欧洲人从16岁时就开始进酒吧、参加各种不同的派对,与台湾学生的成长背景非常不同,所以如果本身活泼外向又爱喝酒可能就会很容易融入当地。但如果沉默内向如我,其实也是有很多文静类型的人可以认识,不用逼自己一定要学会喝酒等等,总之整个世界是很宽阔的,总会有懂你的人。【精彩内容,下期待续~】

     
 
 

Corneal Tomograms Using Sub-micron Resolution Optical Coherence Tomography

Professor Sheng-Lung Huang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 黄升龙教授

Accurate diagnosis of corneal pathology and morphological identification of different corneal layers require clear delineation of corneal three-dimensional structures and en face or cross-sectional imaging of palisade of Vogt (POV), neovascularization (NV) or corneal nerves. Here we report a prototype of full-field optical coherence tomography (FF-OCT) system with isotropic sub-micron spatial resolution in the en face and cross-sectional views. It can also provide three-dimensional reconstructed images and a large field of view (FOV) by stitching tomograms side by side. We validated the imaging power of this prototype in in vivo rat and rabbit eyes, and quantified anatomical characteristics such as corneal layer thickness, endothelial cell density and the intensity profile of different layers. This FF-OCT delineated the ridge-like structure of POV, corneal nerve bundles, and conjunctival vessels in rat eyes. It also clearly identified the vessel walls and red blood cells in rabbit model of corneal NV. The findings provided by this FF-OCT are expected to facilitate corneal disease diagnosis and treatment.

With 0.2-µm interval of voxel depth, Fig. 1 shows the sequential results of en face imaging on in vivo rat corneas after a moving average filter of every five frames along the z (depth) direction. Images of superficial squamous epithelial cells, wing epithelial cells and basal epithelial cells were taken at depths of 0–20 μm, 20–40 μm, and 40–53 μm, respectively, from the corneal surface. The interface between Bowman’s membrane (BM) and the epithelial layer was highly-reflective (red arrows in Fig. 1), possibly due to the different refractive indices. As seen from the yellow arrows in Fig. 1, the posterior side of BM (from 53- to 57-μm depth in Fig. 1) merges with the anterior stromal layer.

Reference:

Y. T. Chen, C. Y. Tsai, Y. K. Chiu, T. W. Hsu, W. L. Chen, and S. L. Huang, “En Face and cross-sectional corneal tomograms using sub-micron spatial resolution optical coherence tomography,” Scientific Reports, 8, 14349, 2018.

 

 

Fig. 1. FF-OCT en face image sequence of in vivo normal rat cornea from the epithelial layer to anterior stroma. The following layers can be identified at the corresponding corneal depths: superficial squamous epithelial layer at 0–20 μm , superficial-to-wing transitional region at around 20 μm , wing layer at 20–40 μm , wing-to-basal transitional region at around 40μm , and basal layer at 40–53 μm . The red arrows mark the interface between BM and epithelium. The yellow arrows mark the anterior stroma. (Scale bar=10 μm ; value within each image corresponds to the depth in relation to corneal surface.)

 

     
 
 
论文题目:硅/有机混成太阳能电池与以金属为主动层之太阳能电池

姓名:许纮彰   指导教授:林清富教授

 

摘要

本论文含硅奈米结构/有机混成太阳能电池和含金属主动层之太阳能电池。前者方面,我们探讨铅直硅奈米线、硅奈米洞、硅奈米线针尖(SiNT)数组的形貌差异和成因,以及外观导致的光学和光生载子特性。除此之外,我们亦开发化学抛光式蚀刻(CPE)和低压辅助被覆法(LPAC)来解决奈米结构和有机材料之间的载子复合以及材料被覆不完整的状况。结果显示以CPE及LPAC所制之SiNT数组仍有高光吸收率且最长的少数载子生命期。最后,混成太阳能电池达到短路电流密度(Jsc)35.67毫安/平方公分、开路电压(Voc)0.528伏特、填充因子(FF)70.94%、光电转换效率(PCE)13.36%。

在金属太阳能电池方面,由于以往以金属为本的热载子光侦测器已有所发展,我们便使用金属作为光主动材料来制作热载子太阳能电池。萃取光生热载子除了以往的载子衰减延迟和能量选择层,我们根据热载子生命期和电子—声子的平均自由路径的概念发明主动层厚度限制法。本研究的主动层为黄金,因为它的平均自由路径较长,且化学活性极低。组件为电洞传导层/主动层/电子传导层之三明治结构。最后, n型氮化镓/PC60BM/PFN/黄金/氧化钒(V)/P3HT之组件经照光后之Jsc、Voc、PCE、FF分别是10.00微安培/平方公分、0.9540伏特、0.0020503%、21.520%。此高Voc证实该组件可产出光生热载子。

图一、硅奈米针尖/有机材料混成太阳能电池形貌模拟图

 

图二、含金属主动层之热载子太阳能电池的能阶示意图

 


 
 
 

— 数据提供:影像显示科技知识平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃岩教授、卢奕 —

碎形行为

在第一次理论预测后将近20年,现在已经由来自南非和英国的科学家团队在不稳定的激光共振腔内,实验上观察到具有碎形形状的横向激光模态,如图一所示。

 

图一、混合微激光谐振器。a.混合光学谐振器的一种配置的横截面图(未按比例)。b,c为一般观察到的球形稳定微激光中的IGmn模态的图像。d.微球数组的一部分的光学显微照片,说明(假彩色)各种IG横向模态以及在几个间隙区域内的激光。对于b-d的图像,所有微球的直径为80μm。

1999年,荷兰莱顿大学和英国伦敦帝国理工学院的研究人员在自然期刊的简讯中预测,不稳定典型谐振器中之本征模态的横向强度横截面应该具有碎形特征(Nature 402, 138; 1999)。

现在,来自威特沃特斯兰德大学和格拉斯哥大学的Andrew Forbes及其同事已经透过实验证实确是如此(Phys. Rev. A 99, 013848; 2019)。该团队制造了一个闪光灯泵浦的L形激光腔,具有两个凹面高反射率镜,一个Nd:YAG晶体和一个多边形孔径。然后,他们使用CCD相机在不同纵向位置的腔内对激光的空间图案进行成像。

当他们对位于激光晶体内部的激光腔的自共轭平面成像时,他们在CCD相机上记录的强度模式在放大时显示出非常强的自相似性,这是碎形行为的清晰特征(如图二所示)。

 

图二、使用CCD相机在不同纵向位置的腔内对激光的空间图案进行成像。

至于为什么花了这么长时间来实现实验,福布斯评论说:「我想过去有几个人试过。我们在仔细观察该理论时发现,与预期相反,碎形模态实际上并未从空腔中出来-它存在于空腔内的一个非常特殊的平面内。我想很多人都错过了。」

至于该领域的未来工作,福布斯表示他热衷于进一步探索该系统,特别是3D碎形的存在。他告诉Nature Photonics:「Johannes Courtial(格拉斯哥的同事)进行了一些可爱的模拟并预测碎形也应该存在于纵向而不仅仅是横向,要验证这将需要更精确的实验。在我的实验室中,我们开发了一些可能使这成为可能的技巧。」

值得注意的是,福布斯最近的论文并不是碎形激光模态的第一次实验观察。就在去年,来自美国伊利诺伊大学的科学家报导了在微激光谐振器中产生分形横模(Nat. Commun. 9, 2594; 2018)。在这种情况下,在填充有水溶性胶体量子点的液体增益介质的Fabry-Pérot激光共振腔内,引入密堆积的微球体(聚苯乙烯或二氧化硅)数组。观察到碎形激光图案在球体之间的间隙处形成。

 

 

参考数据:

[1] Oliver Graydon, “Fractal behaviour,” Nature Photonics volume 13, page228 (2019)

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0406-6

DOI: 10.1038/s41566-019-0406-6

[2] José A. Rivera, Thomas C. Galvin, Austin W. Steinforth & J. Gary Eden, “Fractal modes and multi-beam generation from hybrid microlaser resonators,” Nature Communications volume 9, Article number: 2594 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41467-018-04945-8

DOI: 10.1038/s41467-018-04945-8

   
 
 
 
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