第161期 2020年4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:2020.04.30
 
 
     

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2019  系列报导 ~

【2019 第十二届海峡两岸光电科技博士生论坛】

(时间:2019年11月18日至11月22日;地点:南京大学

【之五】

撰文:光电所博士班 黄智伟

这次的行程,首先是两天的博士生研究交流,再来是文化参访,最后一天把重点摆在南京古都的特色,游秦淮河畔的夫子庙。不得不说南京真的是非常有特色的古都,历史非常久远,有点类似台南,但是岁月更是长久。既然南京是古都,我对南京大学的校区就充满着好奇,是不是也一样充满历史的味道呢?

因为我就读的国小就是有古迹的学校,整个风格是日治时期的味道,小时候在这样的环境下成长,我非常期待南京大学带来不一样的古迹风情,果然不负我的期待,可以感受整间学校沉浸在历史里,在那个时刻身为台大学生的我有点羡慕南大的学生,彷佛自己化身一介书生。

短暂地走过校园,紧接着我们来到一个国家研究院级别的实验区域,参观南京大学学生的研究室。一开始老师们跟我们介绍贴在外面的海报,述说它们研究的内容,例如:量子纠缠、非线性光学、全固态激光等等,由于我的研究领域不是在此方面,所以听得一知半解,但是秉持着好奇心,依然认真地听着老师们解说,尽力地去吸收,尝试着去理解。听完老师们的简单介绍,我们进到了他们主要研究的空间,虽然不是无尘室,但是仍然要经过风淋室,尽量把全身的灰尘清掉,因为一整个实验空间充满着光学组件,加上他们大部分是做量子光学,所以尽量排出灰尘,避免灰尘影响到他们的实验结果,从这个环节就可以看出来南京大学的谨慎,这也是值得我们仿效的优点。

 第一间我们来到由祝世宁院士领军的「介电体超晶格实验室」进行参访,并由龚彦晓教授进行说明与介绍。该实验室着重在研究介电材料的线性、非线性光学效应、压电效应、声光效应等不同的物理效应,并透过对结构的设计与控制,实现对光、声的频率、强度、相位、偏振、传播方向等进行转换,调制操纵。他们也对量子领域投入蛮大的心力,例如上图中这台无人机就是用来实现利用量子纠缠达到量子通讯的工具,理论结合实作真的非常有趣且实在。第二间参访的是王振林副校长领军的「奈米光子实验室」,该实验室着重研究光子晶体、表面等离激元、微奈米结构材料制备和性能与光和受限体系的强耦合效应等,我比较印象深刻的是他们为了帮合作对象量测,进而自己架设专属的量测架构,且得到非常好的结果,因此该实验室研究成果丰硕,于国际重要学术刊物上发表论文80余篇,所发表论文被引用800余次,并获得14项国家发明专利授权。

 我很开心能够参加这次台湾大学与南京大学博士生论坛,不管是学术或者文化上的交流,都受益良多。针对实验室部分,真的觉得他们的资源非常多,从跟南京大学学生的谈话过程中,可以知道他们不用担心资源不足的问题,只要专心在自己的研究上。另外其实验室特色的规划,让人觉得分配得相当完善,地下一楼为共享制程设备供同单位使用,其它楼层为各个不同的检测、分析内容的实验室,这样的规划可以减去购买重复设备资源的浪费,其资源的整合更能购买更贵重的仪器设施,此部份相当值得学习。

 

【之六】

撰文:光电所硕士班 倪嘉均

我在这次的两岸交流论坛上认识了许多南京大学的教授和同学。在抵达南京时就感受到了南京大学师生的热情,在四度低温的天气下,接到从大陆同学手中递上的温暖柚子茶,我想我与南京大学师生之间的温暖情谊就此展开。

在这次的论坛中,我们双方皆在学术的报告中有许多精采的表现,在台下的我们听得意犹未尽之余也有许多的疑问,利用中场休息的茶会,我们互相讨论了彼此的研究,藉由这种方式让我们在学术的认识更加宽广,除了在实验上的知识,对理论也有了更深的了解,其中我就对拓谱、光子晶体、光子纠缠以及量子通讯有了更深的理解。在一天的会议结束时,我们与南京大学的同学一同参加了晚宴,首先看到的是南京当地的菜肴,与南京同学请教之下了解南京的鸭肉是南京最著名的美食之一。我们也讨论了两岸的文化差异,发现了大陆学生从小接受的唯物主义、无神论等宗教观念与我们有着重大的差别,使得他们对宗教有相当的排斥,同时我也体验了大陆的餐桌文化以及敬酒文化,还好酒量还不错的我在一番敬酒后仍撑下来走回房间休息。

这次的交流论坛除了有学术的讨论外还有文化的参访,我记得最令人印象深刻的是在南京的街头上挂满了标语,在广告的花费上跟台湾的政党相比真是有过之而无不及,在充满五星旗及红色标语的街道上参观着南京的历史建筑真是别有一番风味。我一边参访一边与大陆的同学讨论着彼此未来的发展,其中发现到南京的同学大多是大学毕业直接攻读博士班,使得博士班的人数众多,与台湾渐渐减少的博士班人数刚好相反,看来大陆学生喜爱念书的人数相当多,令人佩服。除了参观历史建筑,我们也参观了自然风景区,在远离城市喧嚣的竹林里享受清新的空气与芬多精使我的头脑格外清楚,与大陆同学的学术讨论更加热络,大陆同学的知识量令我惊叹,让我感受到了自己的不足也督促着我要更加努力。

在这五天四夜的交流中,我学习到许多事情,体验了不同的文化,认识了不一样的朋友。由于电子支付的高度盛行,我第一次拿着钞票讶异地看着大陆店员不想收下的表情,第一次与大陆同学讨论民主的好坏,认识我们成长背景的不同,这真是令人难忘的一次交流。感谢促成交流的老师们,也感谢细心照顾我们的大陆朋友,让我认识不一样的中国大陆。

 

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 ~

【之五】

撰文:光电所硕士班 孟庆棠

异国同学的友谊(一)

在比利时留学的这一年,我很荣幸结交到许多来自不同国家的朋友,有些朋友是在宿舍认识,有些则是参加活动认识,而有些则是意外地偶遇认识的。在欧洲平常的休闲娱乐很简单,像是与朋友野餐、运动或是做饭等,常常需要寻找生活中的乐趣,才能生活得很自在,不然很快就会觉得相比台湾真的蛮乏味的。也许也是因为这样,朋友的价值与意义显得更为重要,朋友之间的友谊更为珍贵。

初来到根特就学时,EMSP便在VUB举办一个kick-off event,算是这一年留学之旅的序章,承办人与教授们会介绍EMSP学程内容以及现场会有交互式的活动,非常有趣!中午还有精致的餐点供大家享用(如图二),这也算是第一次体会到欧洲餐会的文化,大家开心地聊天、认识彼此,这一餐我觉得是这一整年最美味的佳肴。

 图一、与EMSP同学们合影

 图二

当我的生日即将到来时,我与我的欧洲朋友讨论各个国家对于庆生的文化,他们很坚定地说会帮我办一个「欧洲式」的庆生。起初,我抱持着怀疑的态度,想着庆生不就是大家一起去餐厅聚餐或者是一起到外面逛逛,但同时也很好奇到底在欧洲会是如何庆生呢?在我生日的当天,他们秘密地准备了我最喜欢的西班牙烘蛋、Sangria、意大利面等,同时也邀请我所有的朋友一同前来并一起给我一个大大的惊喜。当时我真的是惊讶到说不出话来,之后他们还特地准备了巧克力蛋糕、生日祝福卡与礼物!这一次难忘的欧洲式庆生,让我体会到在异国朋友的陪伴下,就算是简单的活动或是短暂的相聚,都可以带给我莫大的快乐与满足。

图三、My European birthday party

由于在根特大学求学压力非常重,因此平日基本上还是以读书为主,假日也只能自己找些活动参与,或是与朋友一起筹划活动,我觉得如何在课业与生活取得平衡也是我这一年所学习的收获。有时候我会参与ESN的活动,像是万圣节派对、科隆圣诞市集一日游、International dinner、Carnival of Aalst、White T-shirt party等,在这些活动当中可以认识许多国际学生,且由于这是学生组织所承办,花费上相对较划算且安全。在欧洲,主人下厨邀请朋友来他家作客的文化,常常也是生活中的一大乐趣!我觉得透过这种文化可以拉近朋友与朋友间的距离,同时也可以认识新朋友。

 图四、Buddy meeting

 图五、Curry pork dinner

我们宿舍的厨房常常也创造了无数的愉快时光。有一次,我突然心血来潮想说台湾珍珠奶茶闻名于国际,不妨和我的朋友一起来研究吧!殊不知光是几个步骤就把我们搞得晕头转向,犹记得我们花了两个小时才简单生产出一杯珍奶。还有一次当时间接近冬至时,我便办了一个汤圆party,与朋友一边吃着红豆汤圆,一边聊起各自的文化习俗,我想我这个国民外交应该是做得不错吧!

 图六、Our first bubble tea

 图七、Tangyuan party

上学期结束后,我们有一个礼拜的假期且刚好农历过年也在这段假期之中,由于过年是中华文化最盛大的节庆,所以我便筹划今年要办个不一样的新年,让我的外国朋友体会一下。过年那一天,我们一起写春联、素描与彩绘吉祥物,来布置我们的厨房。另外晚餐时我们也准备了超级丰盛的火锅、台湾小吃、甜点、水果一起享用。之后,还有一起玩扑克牌、唱歌、放鞭炮等,能让我的朋友们尽情地体会中华文化并快乐地享受这段美好时光,也是我人生当中一个特别难忘的回忆。【精彩内容,下期待续~】

图八、Chinese New Year party

 

 

 

 
     
 
 

 

Optical Responses and Chirps of Transistor Lasers

Professor Chao-Hsin Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 吴肇欣教授

Transistor laser (TL) is a novel three-port dual electrical and optical transmitter based on heterojunction bipolar transistor (HBT). Reversed bias in the BC junction causing Franz-Keldysh (F-K) effect acts as the internal electro-absorption modulator which is also called the intracavity photon-assisted tunneling (ICPAT). Therefore, transistor lasers can be modulated by both base current injection and the voltage of BC junction. We study the frequency responses of the base current modulation and BC voltage modulation of TLs by introducing the ICPAT into laser rate equations. Furthermore, we modify the small-signal model of HBT with the addition current caused by the F-K absorption (Fig. 1(a)). Then, we simulate the optical frequency responses [J. Appl. Phys. 125, 023105 (2019)]. Beside the amplitude modulation, chirp is also important in the optical communication of lasers. We study the small-signal chirping of the voltage modulation of TLs which is different from the diode laser. The frequency shift of the Gaussian pulse is neither positive nor negative chirp. Thus, the pulse can be compressed regardless of dispersion type of the fiber [Opt. Lett. 44, 2109 (2019)].

 

Fig. 1. (a) The small-signal T model of transistor lasers (b) The optical frequency responses under common-base collector input.

 

 Fig. 2. (a) Chirp of the Gaussian pulse from TL (b) Pulse compression in the fiber.

 

     
 
 

— 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 —

积体化光学天线

光学的八木宇田天线是一种仿传统八木宇田天线的奈米级设计(传统八木宇田天线是一种过去在世界各地的屋顶上看得到的著名无线电波电视天线),是未来在芯片上光学数据通信应用的有用光源。八木宇田天线由反射器、主动式馈送讯号组件和导向器组成,是高度定向的电磁波发射器。但是,迄今为止,光学版本的实验都依赖于使用单独与庞大的光源为天线馈送讯号,因此最好能够使用完全积体化的微型系统来达成。

现在,德国维尔茨堡大学的René Kullock和他的同事已经达成上述结果,并开发了一种电驱动积体化系统,可定向发射红外光,其系统系为在玻璃基板上扭结的连接器和三个导向器(如图一)。放大的馈送信号组件,显示突出粒子放置于天线臂顶部形成的对称隧道间隙(如图二)(Nat. Commun., 11, 115; 2020)。

图一、电驱动积体化系统

图二、馈送讯号组件的放大图

他们透过对化学成长的单晶金微片进行聚焦离子束蚀刻,将天线制作在玻璃板上。且透过数值模拟决定反射器,馈送讯号组件和导向器的尺寸和位置,使得对于830 nm左右的光源讯号,其前向辐射对后向辐射之比率得以提高。馈送讯号组件中间有约25 nm的间隙透过扭结金线电性连接,以避免光场干扰。

放置单个金颗粒的天线馈电间隙上,透过天线增强的电子非弹性穿隧效应,产生了约位于830 nm的宽光谱。为了将一个颗粒精确地放置到天线间隙中,德国科学家采用了反馈控制的单粒子介电泳,将含有金颗粒的水滴放在天线结构的顶部,交流电信号用于将单个金颗粒推移到场梯度最大的区域,亦即馈电间隙。

透过施加达到1.8 V直流电压来测量天线的电致发光,并透过高数值孔径物镜收集发射的光。为了实验上估计前向辐射对后向辐射之比率,通过后焦平面成像记录了各种天线的电致发光发射图并进行了计算。估计获得的前向辐射对后向辐射之比率在6.5–9.1 dB的范围内,相当于八木宇田天线在射频波的对应比率。

Kullock总结道:「这项工作为光学芯片上数据通信打好了基础,这种通信不受焦耳加热的限制,而且还为奈米级感测和计量学以及发光器件的进阶光学管理铺平了道路。」

 

 

参考资料:

[1] Noriaki Horiuchi, “Integrated optical antenna,” Nature Photonics volume 14,134 (2020)

https://www.nature.com/articles/s41566-020-0594-0

DOI: 10.1038/ s41566-020-0594-0

[2] René Kullock, Maximilian Ochs, Philipp Grimm , Monika Emmerling and Bert Hecht, “Electrically-driven Yagi-Uda antennas for light” Nature Communications 11, 115 (2020)

https://www.nature.com/articles/s41467-019-14011-6

DOI: 10.1038/s41467-019-14011-6

   
 
 
 
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