第153期 2019年7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:2019.07.30
 
 

本所孫啟光教授榮獲本校「107學年度教學傑出及優良教師遴選—專任全英語授課教學優良獎」,特此恭賀! 

 

 

 
 

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 ~

【之六】

撰文:光電所碩士班學生宇德安

在VUB參加EMSP課程的學生一年約10~15人,由於參加的學生沒有很多,上課都是10人以內的小班制,老師也很習慣於跟同學在課堂上有互動,不像在台灣上課時學生鮮少提出問題,真的有問題也是下課後去找老師討論。在EMSP的課堂上,老師很歡迎學生一有問題就隨時打斷他,比起教學進度,老師更在意的是在每一個段落大家是不是真的有跟上。

除了修課外,相處最多的師長就是我的指導老師—Heidi教授和Wendy教授,兩位教授人都很好,但也十分有紀律。Heidi教授除了在碩士論文上給我很多指導外,在一開始的選課、選題目上也給我很大的幫助;Wendy教授則是在光學模擬軟體上給我很多指導。由於在研究上只有一年,時間很緊湊,教授們在題目架構上一開始就會有比較明確的規劃,但如果題目的負擔太大也可以適時找老師討論。

在去比利時之前,我曾擔心該怎麼與外國同學互動,但實際上到了當地和外國同學相處後,我認為外國的同學其實都很好相處,最要突破的反而是"自己擔心自己的英文不夠好"這個框架。在VUB光電所那層樓有一間student room,常常在那邊會遇到同學,大家一起聊天、討論作業,也會一起相約去吃午餐,坐在學校的草地上,拿著三明治邊吃邊聊天,享受著歐洲和煦的陽光。

在宿舍也是一個常常和國外同學交誼的地方,由於餐廳是共用的,在午、晚餐時間也常常會跟同寢室的室友一起吃飯、聊天、分享食物,由於在VUB的同學主要的母語仍是荷蘭語為主,室友之間用荷蘭語聊天時,其實完全沒辦法加入話題,但如果我們主動發起話題,室友們也很樂意用英文跟我們聊天,對於他們沒見過的台灣菜餚,有些室友也相當感興趣。

在宿舍,我們也有一些活動,一開始的迎新活動是由宿舍的室友為大家煮飯,除了吃到當地的菜餚外,還品嚐到室友私藏的各種酒類。另外,最令我印象深刻的是Saint Nicholas day的活動,大家會把鞋子放在餐廳的一個角落,在接近12月6日Saint Nicholas day時,大家會輪流送餅乾糖果在其他人的鞋子裡,雖然在衛生上有些疑慮,仍是一個十分有趣的活動。

我們也會找EMSP的同學一起來吃飯,分享各國同學的菜餚、也分享不同地區的文化,還記得我在離開比利時前問了一個同學想吃什麼華人食物,他提到想吃水餃,因此我第一次從用麵粉做水餃皮開始做水餃,除了滿滿的成就感外,也十分開心能與國外的同學一起分享食物。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生游舜豪

在EMSP計畫中,可以遇到來自不同國家的人,比如這次我們的班上,只有少部分的比利時人而已,其他的人來自義大利、波蘭、羅馬尼亞、阿爾巴尼亞、埃及、衣索比亞還有巴勒斯坦等等;而VUB老師或是B-Phot實驗室的研究員也很國際化,除了比利時教授外還有來自法國、中國、西班牙以及敘利亞的教授及博士研究員。因此在VUB以及B-Phot, 我除了私底下跟德安或中國同學使用中文之外,其他的所有場合,只要有外國人在身邊的地方就都是用英文聊天,防止他們聽不懂而懷疑我們說話的內容。而與外國人說話,就我個人而言所面對的困難主要有兩個部分,一個是對於語言能力的懷疑,另一個是口音。對於語言能力的懷疑,意思是我自己對於自己的英文能力實在是沒有什麼信心,所以當大家聚會的時候基本上我都是安靜地待在一邊陪笑,不會說太多話。但這並不表示我不會表達或是我聽不懂大家說話的內容,而是我怕我表達意見的時候大家聽不懂我想表達的內容。而口音問題方面,在比利時生活一段時間後可以很容易發現,荷語區出身的人英文能力都很好而且沒有口音問題,但是聽法語區出身的人說話就很容易受到口音影響,要稍微專心聽才能懂他們說什麼。不過,來自中東以及非洲的同學,他們的腔調就非常重,尤其是來自非洲的同學,跟他說話我幾乎都是用猜的,要聽懂他說什麼,到現在對我仍然是非常困難。

與外國人相處,最好的方式就是邀請大家一起吃飯,而且不是去哪間餐廳吃,而是大家帶一道自己家鄉的料理一起跑到某一間宿舍的廚房吃飯。這樣不僅可以吃到不同國家的料理,也可以透過料理開啟話題,例如原料選擇以及調理方式等等。而且跟大家吃飯,基本上都會有人帶酒(或者自己準備),喝完酒後大家會比較好聊,更容易從中了解到與外國人相處的方式,如他們喜歡什麼等等。在這裡給學弟妹的建議是,外國男性受到星際大戰(Star wars)的影響很深,所以可以在台灣先了解劇情,跟他們聊天的時候可以派上用場。另外,也可以透過相約一起出去玩的方式認識他們,在開學的時候其實會有一個類似國際學生會的組織會招募成員,他們會不定期舉辦出遊活動,而且地點不限於比利時境內,他們有著長期合作的對象,因此出去玩所需的旅費會相對比自己去玩還要低,而且可以認識不同國家的人,如果是個性外向的同學可以參加看看。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生林音妙

在根特生活的這一年遇到許多友善的人們,從租屋處的房東一直到科技園的指導教授,每一個人都很親切地幫忙解決生活或課業上遇到的困難。雖然與不同國家的人有不同文化背景的差異、有不同的母語,但有緣份的人總會在相處過程中磨合成彼此契合的樣貌,也在各式各樣的談話過程中認識不一樣的想法、開拓從未見過的視野。

回想起來,在比利時美好的時光大多都是跟朋友度過的,或者應該說,跟朋友在一起的日子都是非常美好而珍貴的。不管是跟初次見面就一拍即合的土耳其朋友們、系館同班中國同學、陪我度過每一段進入無塵室及測量數據時光的比利時博士生、輾轉參加的健行團認識的荷蘭朋友、語言交換夥伴,很幸運的是每個在根特遇見的人都是友善又善良的。還記得我們有次跟土耳其朋友相約在春暖花開的草地上野餐,大家準備了吃都吃不完的食物,打躲避球,天都黑了還坐在公園的椅子上不回家,講著各自國家的鬼故事,是個想起來就會會心一笑的回憶。

到土耳其朋友的家拜訪 帶隔壁實驗室朋友去喝珍奶

除了外國朋友,由於成長背景的相似,與根特僅有的幾個台灣人的連結也會更緊密些,我們會一起慶生、一起划船,甚至在幾個夜晚看著星星互道心事,很難得的是在僅有的一年,能找到非常知心的台灣好友。

在根特划船 在布魯塞爾朋友家聚會

回國之後才大大對「一期一會」這個詞有所感觸,世界之大,很多聚會上甚至是路上遇到相談甚歡的人,當下的時光都不會再重來,有些人真的就是一輩子只見了一次,想來感傷,卻時時刻刻更提醒自己要珍惜當下身邊的友人。由於喜歡一個人旅行,很容易在路上遇到不同國家也獨自旅行的人,相談投機的話,就能成為旅伴一起走訪那座城市,分享對建築或宗教各式各樣文化的感受,與世界上各式各樣的人交流是我覺得比去名勝景點更得來不易的旅行意義。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生黃郁庭

對於不善交際的我來說,我覺得人際互動是留學生活中最困難的一點了!與師長的相處其實和台灣差不多,比較沒有大問題,教授們大致上都非常友善。至於同學方面,由於我們所上人數較為稀少,像我們班大概只有八個人,所以大家都彼此認識。不過由於講中文的人就佔了五個,所以還是很容易不小心只跟中國同學待在一起,想要外國朋友還是得自己主動開口才有機會結交,不然實在很難從天上掉下來一個朋友陪你談天說地(雖然我95%的外國朋友真的都是他們主動搭話認識的)。所以其實經過一年的歷練,我還是不太會主動搭訕別人。

出於巧合我們外國朋友以土耳其為大宗,土耳其的女孩子真是超級活潑熱情,也常會邀約作客,雖然她們是穆斯林卻和想像中的保守不一樣,私底下都非常外向健談,以後有機會一定要去土耳其走走!至於比利時當地人,其實他們算是親切害羞,如果你主動搭話,通常他們都非常友善,但我覺得比較少當地人會想主動和外國人認識,可能就像我們在台灣看到外籍同學也不一定會主動去搭話一樣。經過了這一年我深深覺得,如果以後在台灣看到外國朋友一定要友善地幫助他們,海外遊子總是寂寞。

但其實在這邊最容易結交到的就是中國朋友,主要因為語言相近,而且他們會辦許多活動,像是包車去outlet購物之類的,或是有一些在微信上的粉絲專頁會公布一些比利時相關的活動或新聞,也有自己的二手社團,算是一個蠻方便的管道!

最後想著墨我對比利時人的觀察心得,我覺得他們有時候甚至比起儒家文化圈的華人有過之而無不及,像是如果你第一次到別人家作客的話,主人問你要喝什麼一定會先回答不用,等到主人問第二次才可以開始委婉地表達,即使是去好朋友家也是一樣的道理。相較之下,語言與距離都非常近的荷蘭人就剛好完全相反,荷蘭人非常直接,如果主人問要喝什麼,他可能第一次就會直接回答咖啡加糖加奶,兩種文化有非常大的不同。

我覺得歐洲國家的優點是友善和語言能力優秀,且也因為種族本身就很多元,不太會歧視不同種族膚色的人。歐洲人從16歲時就開始進酒吧、參加各種不同的派對,與台灣學生的成長背景非常不同,所以如果本身活潑外向又愛喝酒可能就會很容易融入當地。但如果沉默內向如我,其實也是有很多文靜類型的人可以認識,不用逼自己一定要學會喝酒等等,總之整個世界是很寬闊的,總會有懂你的人。【精彩內容,下期待續~】

     
 
 

Corneal Tomograms Using Sub-micron Resolution Optical Coherence Tomography

Professor Sheng-Lung Huang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 黃升龍教授

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.)

 

     
 
 
論文題目:矽/有機混成太陽能電池與以金屬為主動層之太陽能電池

姓名:許紘彰   指導教授:林清富教授

 

摘要

本論文含矽奈米結構/有機混成太陽能電池和含金屬主動層之太陽能電池。前者方面,我們探討鉛直矽奈米線、矽奈米洞、矽奈米線針尖(SiNT)陣列的形貌差異和成因,以及外觀導致的光學和光生載子特性。除此之外,我們亦開發化學拋光式蝕刻(CPE)和低壓輔助被覆法(LPAC)來解決奈米結構和有機材料之間的載子複合以及材料被覆不完整的狀況。結果顯示以CPE及LPAC所製之SiNT陣列仍有高光吸收率且最長的少數載子生命期。最後,混成太陽能電池達到短路電流密度(Jsc)35.67毫安培/平方公分、開路電壓(Voc)0.528伏特、填充因子(FF)70.94%、光電轉換效率(PCE)13.36%。

在金屬太陽能電池方面,由於以往以金屬為本的熱載子光偵測器已有所發展,我們便使用金屬作為光主動材料來製作熱載子太陽能電池。萃取光生熱載子除了以往的載子衰減延遲和能量選擇層,我們根據熱載子生命期和電子—聲子的平均自由路徑的概念發明主動層厚度限制法。本研究的主動層為黃金,因為它的平均自由路徑較長,且化學活性極低。元件為電洞傳導層/主動層/電子傳導層之三明治結構。最後, n型氮化鎵/PC60BM/PFN/黃金/氧化釩(V)/P3HT之元件經照光後之Jsc、Voc、PCE、FF分別是10.00微安培/平方公分、0.9540伏特、0.0020503%、21.520%。此高Voc證實該元件可產出光生熱載子。

圖一、矽奈米針尖/有機材料混成太陽能電池形貌模擬圖

 

圖二、含金屬主動層之熱載子太陽能電池的能階示意圖

 


 
 
 

— 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 —

碎形行為

在第一次理論預測後將近20年,現在已經由來自南非和英國的科學家團隊在不穩定的雷射共振腔內,實驗上觀察到具有碎形形狀的橫向雷射模態,如圖一所示。

 

圖一、混合微雷射諧振器。a.混合光學諧振器的一種配置的橫截面圖(未按比例)。b,c為一般觀察到的球形穩定微雷射中的IGmn模態的圖像。d.微球陣列的一部分的光學顯微照片,說明(假彩色)各種IG橫向模態以及在幾個間隙區域內的雷射光。對於b-d的圖像,所有微球的直徑為80μm。

1999年,荷蘭萊頓大學和英國倫敦帝國理工學院的研究人員在自然期刊的簡訊中預測,不穩定典型諧振器中之本徵模態的橫向強度橫截面應該具有碎形特徵(Nature 402, 138; 1999)。

現在,來自威特沃特斯蘭德大學和格拉斯哥大學的Andrew Forbes及其同事已經透過實驗證實確是如此(Phys. Rev. A 99, 013848; 2019)。該團隊製造了一個閃光燈泵浦的L形雷射腔,具有兩個凹面高反射率鏡,一個Nd:YAG晶體和一個多邊形孔徑。然後,他們使用CCD相機在不同縱向位置的腔內對雷射的空間圖案進行成像。

當他們對位於雷射晶體內部的雷射腔的自共軛平面成像時,他們在CCD相機上記錄的強度模式在放大時顯示出非常強的自相似性,這是碎形行為的清晰特徵(如圖二所示)。

 

圖二、使用CCD相機在不同縱向位置的腔內對雷射的空間圖案進行成像。

至於為什麼花了這麼長時間來實現實驗,福布斯評論說:「我想過去有幾個人試過。我們在仔細觀察該理論時發現,與預期相反,碎形模態實際上並未從空腔中出來-它存在於空腔內的一個非常特殊的平面內。我想很多人都錯過了。」

至於該領域的未來工作,福布斯表示他熱衷於進一步探索該系統,特別是3D碎形的存在。他告訴Nature Photonics:「Johannes Courtial(格拉斯哥的同事)進行了一些可愛的模擬並預測碎形也應該存在於縱向而不僅僅是橫向,要驗證這將需要更精確的實驗。在我的實驗室中,我們開發了一些可能使這成為可能的技巧。」

值得注意的是,福布斯最近的論文並不是碎形雷射模態的第一次實驗觀察。就在去年,來自美國伊利諾伊大學的科學家報導了在微雷射諧振器中產生分形橫模(Nat. Commun. 9, 2594; 2018)。在這種情況下,在填充有水溶性膠體量子點的液體增益介質的Fabry-Pérot雷射共振腔內,引入密堆積的微球體(聚苯乙烯或二氧化矽)陣列。觀察到碎形雷射圖案在球體之間的間隙處形成。

 

 

參考資料:

[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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