第158期 2019年12月刊
 
 
 
发行人:黄建璋所长  编辑委员:曾雪峰教授  主编:林筱文  发行日期:2019.12.30
 
 

本所教授指导硕、博士生荣获「OPTIC 2019 Student Paper Award」,获奖信息如下,特此恭贺!

学生姓名

奖 项 指导教授
吴沛哲 OPTIC 2019 Student Paper Award (博士生)

论文名称:Harmonic Generation Microscopy for Assessment of the Histopathological Characteristics and Therapeutic Outcome for Acquired Bilateral Nevus of Ota-like Maculae (ABNOM)

孙启光
巫承霖 OPTIC 2019 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:The Ultra-Short Photoacoustic Pulse Generation Using 2-Dimensional Electron Gas

孙启光
萧仰廷 OPTIC 2019 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:High Power Fiber-Format Femtosecond Laser for Simultaneous Three-Color Excitation of Two-Photon Microscopy

孙启光
蔡孟谕 OPTIC 2019 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:GHz Optical Frequency Modulation from Light Emitting Diodes by Surface Acoustic Waves

黄建璋
庄宗融 OPTIC 2019 Student Paper Award (硕士生)

论文名称:Polarization-independent metalens via modulating nanobar height ratio at visible wavelength

苏国栋
许承富 OPTIC 2019 Student Paper Award (硕士生) 

论文名称:a-IGZO Thin-Film Transistor-Based Differential Amplifier

陈奕君
黄筠婷 OPTIC 2019 Student Paper Award (硕士生)

论文名称:Monolithically Integrated Optical NOR Gate Using Light-Emitting Transistors

吴肇欣
王璟郁 OPTIC 2019 Student Paper Award (硕士生)

论文名称:Investigation of the ex vivo Mouse Brain Tissue Architecture with a Long Wavelength Optical Coherence

李翔杰

 

 

 
 
11月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2019年11月1日(星期五)下午2时20分
讲者: 李允立博士(镎创科技股份有限公司执行长)
讲题: MicroLED Display — the Next Generation Display Technology
  本所于11月1日(星期五)邀请李允立博士于电机二馆105演讲厅发表演说,讲题为「MicroLED Display — the Next Generation Display Technology」。李博士原为本所教师,后转往业界发展,于2014年成立镎创科技股份有限公司。李博士在业界表现杰出,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。
 

本场演讲者李允立执行长

 

时间: 2019年11月8日(星期五)下午2时20分
讲者: Dr. Mukul Chandra Paul (Principal Scientist/Associate Professor, Fiber Optics and Photonics Division, Central Glass and Ceramic Research Institute, India)
讲题: Research and development activities at Fiber Optics and photonics Division from view point of development of specialty optical fiber and fiber-based photonics devices
  本所于11月8日(星期五)邀请Dr. Mukul Chandra Paul于电机二馆105演讲厅发表演说,讲题为「Research and development activities at Fiber Optics and photonics Division from view point of development of specialty optical fiber and fiber-based photonics devices」。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。
 

Dr. Mukul Chandra Paul(中)与本所黄升龙教授(右)合影

 

时间: 2019年11月22日(星期五)下午2时20分
讲者: 吴尔轩专利师(兆里国际专利商标事务所)
讲题: 科技专利多元获利模式
  本所于11月22日(星期五)邀请吴尔轩专利师于博理馆101演讲厅发表演说,讲题为「科技专利多元获利模式」。吴先生为本所硕士班毕业校友,毕业后服务于兆里国际专利商标事务所。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。
 

吴尔轩专利师(左)与本所林晃岩教授(右)合影

 

12月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2019年12月13日(星期五)下午2时20分
讲者: Prof. Xiuling Li (Department of Electrical and Computer Engineering, University of Illinois)
讲题: Nanostructured Materials and Devices: Innovations for Electronic, Photonic, and Biomedical Applications
  本所于12月13日(星期五)邀请Prof. Xiuling Li于电机二馆105演讲厅发表演说,讲题为「Nanostructured Materials and Devices: Innovations for Electronic, Photonic, and Biomedical Applications」。Prof. Xiuling Li应本所吴肇欣教授邀请至本所专题演讲课程发表演说,内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

Prof. Xiuling Li(左)与本所吴肇欣教授(右)合影

 

时间: 2019年12月20日(星期五)下午2时20分
讲者: 曾暐杰教授(国立台湾师范大学国文学系)
讲题: 不道德的勇气—当代心理结构与社会舆论的批判与重构
  本所于12月20日(星期五)邀请曾暐杰教授于电机二馆105演讲厅发表演说,讲题为「不道德的勇气—当代心理结构与社会舆论的批判与重构」。曾暐杰教授应本所李翔杰教授邀请至本所专题演讲课程发表演说,内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

曾暐杰教授(左)与本所李翔杰教授(右)合影

 

时间: 2019年12月27日(星期五)下午2时20分
讲者: 王郁琦副董事长(WIN Semiconductors Corp. 稳懋半导体 )
讲题: III-V半导体晶圆代工2.0
  本所于12月27日(星期五)邀请稳懋半导体王郁琦副董事长于博理馆101演讲厅发表演说,讲题为「III-V半导体晶圆代工2.0」。王郁琦副董事长应本所黄建璋所长邀请至本所专题演讲课程发表演说,内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多 。
 

王郁琦副董事长(右)与本所所长黄建璋教授(左)合影

 

 
 
     

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 孟庆棠

初到根特生活的挑战

我觉得整年度最大的挑战便是前三个月的遭遇。一开始的宿舍问题就很棘手,因为初到宿舍时,很明显的环境不干净外,厕所还会有堵塞的情况。当时我几乎每一天都去Housing office反应,但得到的答案却是叫我等待维修且没有宿舍供我换宿,因此第一个礼拜的遭遇对我来说是一个很大的挑战!这是我第一次觉得欧洲的效率如此缓慢且完全没有服务的热忱。不过之后幸好有人临时退租,我才可以换到比较好的房间。

宿舍的厨房都有属于我们自己的橱柜,但常常还是会有偷窃事件发生。像我一开始从IKEA买回厨具用品当天在做菜的时候,两个大盘子就被偷了,之后电饭锅也消失不见了,因此个人财物用品在学生宿舍一定要小心保管并且常常上锁,免得被偷窃。另外,由于在外面餐厅用餐的价格基本都要10欧以上,因此这一年大部份的时间都是自己煮,才会比较划算(如图一)。假如真的课业太过繁忙,在Overpoort的街上常常有较便宜的小吃,像这家我常常光顾的Kebab店(如图二),一份小的Kebab价格只要4.75欧,我觉得还蛮划算的。

 图一、宿舍厨房做菜

图二、Snack Tosi

一般需要在国外待超过3个月的时间都需要办当地居留证,而比利时规定居留者需要在抵达比利时10天之内拿到居留证,结果最后我却是在12月初才拿到。还有当时在处理银行开户的时候,起初我与我朋友于BNP Paribas办理开户,但是仅能预约到隔一周的时间,因此我们决定改去ING办理,在我提供我所有的数据之后,差不多等了一个多月还没有任何通知,然而很奇怪的是我其它朋友在同样的银行、同样的时间都已经处理完了,让我对于在欧洲处理事情没有统一标准的程序感到讶异。后来,听闻同学推荐当地银行KBC,才在这家银行于一个礼拜内完成开户。

在根特大部分的交通都仰赖脚踏车为主,从宿舍骑到平常上课或做研究的地点Technologiepark Zwijnaarde差不多25分钟左右,如果遇到下超大雨或下雪则改搭公交车为主。我是租用最便宜没有变速的City Bike,一年租金60欧、押金60欧,最后视脚踏车归还的状况部分退款。由于邻近宿舍就有一条酒吧街Overpoortstraat,每当早上的时候街道上常常布满许多玻璃碎片,导致骑脚踏车时需要格外小心。第一次脚踏车爆胎便发生在刚租完脚踏车后两个礼拜的时候,当时从科技园牵脚踏车到维修中心足足花了1.5个小时,并且花了15欧的维修费。

 图三、Overpoortstraat

除了忙碌的生活外,还需要兼顾课业与研究。根特大学的选课系统很特别,在上学期一次就要选好一整年的课,因此需要好好慎重考虑。再来我觉得选课系统在使用上较为繁琐,加上我这一届的课纲有略做改变,导致刚开始对于课程的选择上摸不着头绪。我记得有一堂进阶英文课,我已经花了40多欧的教材费及上了三周的课程,最后被告知这堂课不纳入毕业审核中,事后还需要想办法处理这堂课后续的问题与选修替代的课程。

如今回想起这一年所有的挑战,不管是学业上或是生活上,我着实经历了不少辛苦的历练,也因此从中改变了我对事情的看法,如何在语言不通的情况下解决问题、如何在孤立无援的时候寻求协助、如何在文化截然不同的地方适应生活等,这些磨练都不是可以预期的,因此这一年的收获对我来说是如此深刻与宝贵。【精彩内容,下期待续~】

     
 
 

Biologically based artificial compound eye designed for a camera lens

Professor Guo-Dung J. Su

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 苏国栋教授

TAIPEI, TAIWAN — Researchers have designed a new camera module that uses a curved hexagonal microlens array and all spherical surfaces. Traditionally camera designs are difficult to assemble due to tight tolerance, because they consist of many separated lenses. If there is only one lens element in the camera, tolerance buildups can be avoided. The way to achieve a one-lens camera is through combining many lenses.

Researchers led by Prof. Guo-Dung J. Su from the Micro Optics Device Laboratory of the Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics at National Taiwan University, Taiwan, experimentally demonstrated a one-lens camera design using a biologically inspired artificial compound eye with multiple focal lengths to avoid tolerance buildups. The artificial compound eye is a curved hexagonal microlens array arranged across a hemispherical photopolymer dome, wherein each microlens collects light with a small angular acceptance.

Fig. 1. SEM images of the one-lens camera module system using a curved hexagonal microlens array attached to a hemispherical lens. The oblique view after cutting with a dicing saw is used to confirm the fabricated curved microlens array is spherical and its center of curvature locates at the down surface of the glass substrate. Image taken by Wei-Lun Liang, National Taiwan University.

“This structure is integrated by the principles of both the human eye as well as an insect’s compound eye. It helps us to achieve a compact and wide field-of-view camera module.” said Wei-Lun Liang of the Micro Optics Device Laboratory, who was instrumental in designing the one-lens camera. “Most camera sensors are flat, due to the lithographic fabrication process. Our research showed that the field curvature aberration can be reduced by focusing on the best way to project a sharp image onto a flat surface.”

There are several benefits of using a hemispherical lens for a camera system, such as avoidance of coma aberration, wide field-of-view collection, and reduction of astigmatism aberration. However, a common optical problem of a hemispherical lens is known as field curvature aberration, and its image plane can be referred to as a curved Petzval surface. If the microlens array is arranged on the hemispherical surface, it can help with solving the problem.

 To create the one-lens camera, the researchers used inkjet printing technology with the hydrophilic confinement effect to establish microlens shapes with different profiles on a planar substrate. The replication process can convert the planar array into a curved shape. Next, liquid photopolymer is filled into a deformed elastomer membrane and then cure when exposed to ultraviolet light. In the end, the spherical configuration of the hexagonal array of multiple focal lengths is accomplished by applying the template architecture to a reconfigurable surface shape.

To verify that the fabricated lens has hemispherical shape, the researchers observe scanning electron microscope (SEM) images of the lens sectioned by a dicing saw. “The sample is fed into a high-precision dicing saw, and the cutting blade accurately passes through the centers of the microlenses,” said Liang. “From the SEM images, we can check that the curved array is spherical and its center locates on the planar side of the lens.”

After an image is captured by the experimental setup of the camera module system which is built up of the one lens component, the researchers stitch every partial image formed by each microlens within its segmented channel into a combined image. “Tracing the path of a light beam emitted from a point source toward the image plane, the rays of the light beam pass through neighboring microlenses and produce several convergent beams of light.” said Liang. “This phenomenon leads to duplicate regions in neighboring sub-images, and these duplicate regions become a benefit for the subsequent image stitching.”

 The researchers are now managing to convert their design into a commercial product. The funding support is from Taiwan Ministry of Science and Technology (MOST).  

 

Exciton dynamics in tri-layer organic thin-film with exciplex sensitized triplet-triplet annihilation

Professor Jiun-Haw Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 李君浩教授

Exciton dynamics in tri-layer organic thin-film with exciplex sensitized triplet-triplet annihilation (ESTTA) process was studied by transient photoluminescence (trPL) measurement, which consists of 4,4’,4’’-tris(N-3-methyphenyl-N-phenyl-amino)triphenylamine (m-MTDATA) acting as the electron donor, 1-(2,5-dimethyl-4-(1-pyrenyl)phenyl)pyrene (DMPPP) as a triplet-diffusion-singlet-blocking (TDSB) layer, and 9,10-bis(2’-naphthyl) anthracene (ADN). With increasing the thickness of DMPPP from 0, 5, 10, and 15 nm, fluorescence decay time increased which was closed to the ADN thin-film, because DMPPP effectively blocked the singlet quenching of ADN by DMPPP.

Fig. 1. (a) Energy diagram of tri-layer organic thin-film, and (b) trPL measurement of thin film with different DMPPP thicknesses.

 

     
 
 
论文题目:将高分子分散液晶光圈应用于数字相机之研析

姓名:陈锡勋   指导教授:蔡睿哲教授

 

摘要

在本论文中,我们探索了结合高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal: PDLC)与光学传感器的计算相机系统。透过材料、制程、光电系统、计算与实验设计的开发与研究,我们所提出的光电系统在数字摄影与深度感测的应用上,展现了良好并可靠的实验结果。

高分子分散型液晶由液晶与高分子材料所组成,是一种可以藉由驱动电压调变的材料。比起传统的液晶,高分子分散型液晶的主要优点是具有较高的穿透率,非机械式与可调变。这些特性具有潜力符合自动化相机的系统需求,例如高讯杂比(signal-to-noise ratio)与可程序化(programmable)的功能。藉由利用高分子分散型液晶的这些优点及采用简易实现的制程,我们设计了光电光圈(electro-optical iris)及更进阶的版本:离轴双光电光圈(off-axis dual electro-optical irises)。结合计算,搭配光电光圈的相机系统成功生成了高讯杂比的影像,有利于数字摄影的应用。而搭配离轴双光电光圈的相机系统,在实验结果与理论计算的左证下,展现了可靠的深度感测能力。

在我们研究了高分子分散型液晶与光学传感器的结合后,基于此组合的数字摄影与深度感测的应用已具有可行性与发展的潜力。而在我们研究过程中所探索的材料方法、制程技术与运算方法,也期望能够对自动化技术、光电组件与行动摄影的发展有所贡献。

 图一、离轴双光电光圈之制程

 

 图二、(a) 系统生成之视差图。(b) 深度量测实验与理论之比较。

 


 
 
 

— 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、吴昕妤 —

室温兆赫兹探测器

在太空中,频率介在0.1–10.0 THz范围内的微弱兆赫兹(THz)波是电磁波的主要类型,可提供有关星系形成等天文现象的关键讯息。问题是要如何检测这种辐射呢?到目前为止,基于超低温冷却的超导混合器的近量子极限外差弱兆赫兹检测器已被用于检测微弱兆赫兹波,但是100 GHz数量级的设备频宽不足以获得有意义的光谱。

现在,王宁和来自加州大学洛杉矶分校和美国加州理工学院的同事已经开发出电浆子技术的光电混频器(如图)在室温下以0.1-5.0 THz之足够宽的频宽下运作(Nat.Astron. https://doi.org/10.1038/s41550-019-0828-6; 2019)。

 

图一、电浆子技术光电混频器(来源:施普林格自然有限公司)

电浆子光混频器由常规光混合器和两个奈米级Ti / Au光栅组成,它们覆盖8×8 μm2的有效区域,伴随着尖端间的间隙为1 μm。该光混频器在低温生长的GaAs基底上与对数式螺旋天线集成在一起。在操作过程中,它被两个可调变波的激光激发,其中心波长分别为780 nm和785 nm,以在0.1 THz至5.0 THz的兆赫兹范围内提供可调的光学拍频ωbeat

Ti / Au光栅旨在透过激发表面电浆子波来局部增强光帮浦强度。兆赫兹波和帮浦光束引起的漂移光电流具有三个频率分量,分别为ωTHz,(ωbeat + ωTHz)和ǀωbeatωTHz ǀ,这里最后一个分量称为中频(IF)。通过调谐ωbeat并记录IF输出功率,可以由对数式螺旋天线带宽决定的较宽的频率范围内提取接收到的THz频谱。

 基于电浆子光混频器的THz检测器的光谱分辨率由带通滤波器的带宽和光泵浦光束的线宽决定。从0.55 THz下变频到1 GHz的IF频谱表现出1 kHz半高全宽的线宽。

电浆子光混频器的IF输出功率和噪声功率分别与光帮浦功率呈二次和线性关系。透过光泵功率水平控制光混合器的信噪比,实现了具有量子级灵敏度的THz检测,而且无需进行低温冷却。

电浆子光混频器还可以与极化感测天线集成在一起,以确定星际辐射极化中的微小的非等向性,这对于理解星际介质中源自超新星爆炸和恒星风的冲击过程是至关重要的。

 

 

参考资料:

[1] Noriaki Horiuchi, “Room-temperature terahertz detector,” Nature Photonics volume 13, page584 (2019)

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0513-4

DOI: 10.1038/ s41566-019-0513-4

[2] Ning Wang, Semih Cakmakyapan,Yen-Ju Lin, Hamid Javadi & Mona Jarrahi, “Room-temperature heterodyne terahertz detection with quantum-level sensitivity,” Nature Astronomy (2019), Published: 08 July 2019

https://www.nature.com/articles/s41550-019-0828-6

DOI: 10.1038/ s41550-019-0828-6

   
 
 
 
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