第191期 2022年12月刊
 
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教師研究成果專欄 │ 光電所博士班應屆畢業生研究成果專欄 │ 光電要聞
 
 
發行人:吳育任所長  編輯委員:曾雪峰教授  主編:林筱文  發行日期:2022.12.30
 
 

本所林清富教授榮膺「國科會111年度傑出特約研究員」,特此恭賀!

 

本所孫啟光教授榮任「中華民國光電學會第十五屆理事長」,特此恭賀!

 

本所吳育任教授、姚力琪小姐、簡璟小姐代表本所參加電資學院隊,榮獲本校111學年度(73屆)全校運動會1200公尺混合接力賽教職員工組亞軍,特此恭賀!

 

本所吳育任教授代表本所參加電資學院隊,榮獲四院教職員工羽球賽亞軍,特此恭賀!

 

本所教授指導碩、博士生榮獲「OPTIC 2022 Student Paper Award」,獲獎資訊如下,特此恭賀!

獲獎學生 獎項 指導教授

蔡志遠

(博士生)

OPTIC 2022 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Experimental Characterization of Highly Efficient Full-Color 1588 PPI Micro-LED Displays

林清富

李定山

(碩士生)

OPTIC 2022 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Influence of Surface Plasmon on Optical Detection of Picosecond Ultrasonic Pulse Generated in Aluminum Nanofilms

孫啟光

孫 齊

(碩士生)

OPTIC 2022 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Light Collimating with Use of Metalenses for Spatial Incoherence

蘇國棟

彭腱華

(碩士生)

OPTIC 2022 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Development of high-speed polarization-sensitive optical coherence tomography imaging based on HCG-VCSEL

李翔傑

楊子賢

(碩士生)

OPTIC 2022 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Antimonene-Based Sub-terahertz Acoustic Resonator: A Photoacoustic Study

孫啟光

陳介安

(碩士生)

OPTIC 2022 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Highly Efficiency Deep-Blue OLEDs based on multiple resonance thermally activated delayed fluorescence (MR-TADF) emitter

李君浩

施昶安

(碩士生)

OPTIC 2022 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Development of Optical Coherence Tomography Imaging Engine based on FPGA

李翔傑

 

 
 
12月份「光電所專題演講」(整理:簡璟)
時間: 111年12月9日(星期五)下午2時20分
講者: 黃正民教授(Cornell University)
講題: Sub-Terahertz Devices and Test Metrology

 

黃正民教授(左)與本所林建中教授(右)合影

 

時間: 111年12月16日(星期五)下午2時20分
講者: 杜承翰副理(鴻海科技)
講題: Foxconn HPC Solution: Fueling the Future

 

杜承翰副理(右)與本所林建中教授(左)合影

 

 

 
 

~ 30而麗.承先啟後:光電所卅週年所慶 ~

(時間:111年12月10日;地點:臺灣大學博理館101演講廳)

整理:簡璟

籌備多時的臺大光電所三十週年所慶於111年12月10日下午拉開序幕。整場活動包含博理館101演講廳的系列講座,以及於水源會館舉辦的校友團聚晚宴。

下午講座由吳育任所長擔任主持人,首先邀請本所王維新、楊志忠兩位資深教授,為聽眾講述光電所成立的緣由與沿革。

光電所的前身為電機所的光電組。由於光電技術被政府視為重點科技項目,各所大學紛紛成立光電系所;臺大電機所光電組亦在此趨勢中發展為研究所,陸續成立碩、博士班。從1992年至今,臺大光電所的研究結果涵蓋半導體、面板、LED、光學、光通訊及太陽能發電等領域;畢業校友也在學術界、相關業界,甚至投資界嶄露頭角,展現積極、領先的研發能力,同時也對社會作出相應貢獻。

接著,現任數位發展部數位產業署的呂正華署長,作為傑出校友代表,從政府部門的規劃立場,剖析當前社會的數位經濟發展趨勢,順勢帶出數位發展部的業務規劃與成立願景。呂署長表示,所有依賴或應用數位投入的經濟活動不斷成長,連帶提升相關技術的生產者、消費者及政府部門的產能及需求,創造跨產業商機。該部門推行「RISE旭升計畫」之要務,即是將數位技術落實於各行各業,提升其效能與便利性。呂署長總結未來數位發展的策略,應以「去中心化、軟體定義、垂直應用」等概念為重點,優化與其相關的產業結構。

曾任教於本所的李允立博士,現職為錼創科技創辦人暨董事長,以優越的MicroLED顯示技術在業界闖出一番成就;李董事長分別從專業技術、經營公司的角度,分享他在創業道路上的幸運之處與種種挑戰。在技術上,除了縮小傳統LED尺寸、做出MicroLED,還需因應成本預算,發展出巨量轉移組裝技術;另一方面,因投資市場重視時間成本,產品的製造期程亦須吻合投資效益,方能確保資金流動無虞。此外,新技術該如何應用到目前的市場商品也是一大難題,例如透明或可撓式顯示器,該如何用於車用技術,抑或AR、MR相關產品等等。而維持競爭優勢也是企業經營者的重要課題,李董事長認為「唯有人才的持續投入,讓下一代站在上一代的肩膀上發展」,才是創新技術的最佳解。

下半場主持人陳奕君副所長、蔡睿哲教授,以論壇形式的講座,邀請本所校友:陳正言(照瀚科技∕CEO)、林貞宏(勝品電通∕總經理)、程子桓(立創光電∕總經理)、邱義忠(錼創科技∕副理)、蕭世驊(Google∕Manager)、盧依齡(Google∕Engineer)共六人進行對談。內容橫跨求學過程、職場生活及伴隨上述課題產生的生涯抉擇。藉由slido平台與聽眾互動,將光電所畢業生的年薪區間、萬年大哉問「買房、結婚、生子」等問題設計成選擇題,蒐集現場聽眾的答案,將統計結果投影於講台螢幕,再請講者據此分享各自的看法。由於講者的學涯背景略有不同,聽眾得以從他們各自的人生經歷、言談間的想法激盪以及共享之價值觀,一次收穫六人份的經驗值;搭配即時互動平台的串場問題,整場論壇顯得妙趣橫生,令不少同學活動結束後仍意猶未盡。

在博理館的系列講座劃下圓滿句點,眾人便轉移陣地至水源會館享用晚餐。席開二十五桌,許多校友與老師多年未見,當場面被獨立樂團(主唱是校友兼TSMC工程師)、各實驗室影片炒熱之後,彼此的交談也熱絡起來;有人開始逐桌敬酒、交換聯絡方式,或是整個實驗室拉著指導教授、佔據舞台霸氣合影,留下許多珍貴的美好回憶。

光電所30週年所慶講座及論壇報到處

講座及論壇會場外合影牆

王維新教授主講光電組回顧

楊志忠教授主講光電所發展

光電論壇:光電人生涯及職涯發展

校友團聚晚宴獨立樂團表演

 

 

~ 第13屆3D立體系統與應用國際研討會 3DSA 2022 ~

(時間:111年11月24日至25日;地點:臺灣大學博理館)

撰文:林晃巖教授

3DSA是一個由台日韓三國之3D立體系統與應用的相關研究機構與協(學)會,共同發起與組成的國際研討會,是亞洲聚焦3D立體系統與應用專業的主要國際研討會,自從2009年起,每年由台日韓的相關組織,輪流主辦,最近三年由於新冠肺炎COVID-19疫情管控緣故,2020年暫停辦理一次,2021年韓國以線上會議方式辦理,2022年輪回台灣,由國立臺灣大學光電工程學研究所、臺灣3D互動影像顯示產業協會3DIDA、教育部前瞻顯示科技與跨領域人才培育計畫等共同主辦,2022年11月24日至25日在國立臺灣大學博理館舉行。

圖一、3DSA 2022實體會議會場-國立臺灣大學博理館

今年的第13屆3D立體系統與應用國際研討會3DSA 2022,由國立臺灣大學光電工程學研究所林晃巖教授,同時也是臺灣3D互動影像顯示產業協會監事主席暨學術推廣委員會主委、教育部前瞻顯示科技與跨領域人才培育總計畫主持人擔任議程主席負責規劃,承三個單位的同仁與師生共同協力辦理。由於規劃期間疫情仍然嚴峻、國門仍未開放,因此規劃3DSA 2022為虛實互動之國際研討會,邀請相關業界光合感知公司以產學合作方式辦理,挑戰最前瞻的元宇宙式(metaversal)會議形式,以呼應會議主軸與最新趨勢、實踐新型態跨時空場域,有別於錄製播放的虛擬會議;並且達成11月24日至25日兩天全議程之元宇宙式虛實整合會議,相較於12月14日至16日在日本福岡舉辦之IDW 2022國際研討會(僅在12月15日9:40-10:00有20分鐘元宇宙會場體驗),在虛實整合的場域應用上,達成領先國際的成果。

圖二、3DSA 2022挑戰最前瞻的元宇宙式(metaversal)會議

今年的會議也達成了彙集前瞻顯示技術與跨領域應用之國內外最新趨勢與研究成果,共計5場主題邀請演講、會議論文68篇(口頭報告論文48篇、海報論文20篇),包含國內前瞻顯示SRB計畫之國科會計畫與經濟部計畫的重要研究成果,也涵蓋國內外之最新前瞻顯示技術與創新應用場域;由於疫情趨緩、國門開放,除了部分國外發表及與會者線上參與,兩天(11月24日開始於感恩節,11月25日結束於選前之夜)的會議共有產學研專業人員130人共襄盛舉,成功完成第13屆3D立體系統與應用國際研討會3DSA 2022。

圖三、3DSA 2022會場(圖左:台日韓委員會議;圖右:海報場次)

在閉幕典禮中,會議主席頒發最佳論文獎與最佳海報論文獎,並且由臺灣主辦單位將3DSA會旗授旗給日本代表團德島大學的Shiro Suyama教授,日韓代表感謝今年臺灣主辦3DSA 2022圓滿成功,大家期待明年3DSA 2023在日本新潟再見!

圖四、3DSA 2022閉幕典禮中頒發最佳論文獎與最佳海報論文獎

圖五、3DSA 2022(圖左)閉幕典禮中由臺灣代表將3DSA會旗授旗給日本代表;(圖右)大會代表晚宴合影

 

~ 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 ~

【之二】

撰文:光電所碩士班 張堯棟

修課

在比利時,相較台灣的碩士班來說修課壓力更大,他們的碩士班修課比重比研究還高一點,台灣則是相反。在臺大光電,碩士班兩年是修24學分(約8門課)及寫碩士論文。EMSP計畫中,碩士班兩年共要修120 ECTS(學分)的課,第一年最重,60 ECTS全都是修課,等於一學期要修6至7門課!第二年則稍微輕鬆一些,修課只剩30 ECTS,另外30 ECTS則是碩士論文。我們用臺大的EMSP計畫到根特時等於是碩二插班生,所以該年度適用第二年的制度。即使逃過了第一年的修課地獄,課業量還是相當大的。我這年修的課程有:high speed photonic component(高速光子元件)、engineering economics(工程經濟學)、recent trend in photonics(光電的近期趨勢)、photonic integrated circuit(光子積體電路)、laboratory in photonic/electronic technology(微電子/光電元件製程)、micro and nano photonic devices(微米與奈米光子元件)及physics of semiconductor devices(半導體元件物理)。

在開學前,約莫八、九月可以開始選課,光電和外系的課程都可以選,而我們的合作計畫必須選2門外系的課程,我選了工程經濟學和半導體元件物理,因為大部分工程學院的選修都需要一定基礎的先備知識,工程經濟學是屬於工程學院的通識課程,而半物我在台灣修過已有基礎;聽說比利時課業很硬,所以我的選課走保守路線,外系選修不修太困難或是太陌生的課。在本科選修方面,因為在台灣時就知道根特的矽光子研究很有名,我選的課和論文研究皆偏向這個領域。

根特大學的修課方式和台灣相當不同,首先是小班制,因為碩士就讀人數不多,一門課的人數多在5至10人間,教授也有更多時間與學生互動。當課程project有問題時,除了可以寄信問老師,還能和老師約時間線上討論問題。再來是上課模式,在第二年的選修課程,老師不一定會講述課程內容,有些教授會要求學生自讀講義,並在上課前一天把問題寄給他,上課時段就只回答問題,完全不講解課程內容;也有老師上課會打開原文書電子檔,一頁一頁飛快地跳著講,所以在剛來比利時時,除了語言隔閡跟不熟的課程領域外,還必須花時間適應每種教學方式,剛開始真的是很痛苦,但當撐過去後,無論是自學還是在學習的適應能力上都有很大的進步。此外考試模式也相當不同,比利時的大學只有一次期末考,也因此到了期末會壓力很大,這裡的教學速度也很快,考一科等於要讀700至1200頁的投影片!更要命的是這裡幾乎每科都有口試,也因此在這裡讀書不再能只知道原理的簡答、題目的計算,學習每個觀念都必須知道如何解釋(他們連附錄都可能考你),並且要自己發想額外的問題和其解答,因為口試時教授會不斷提問、挑戰你,他們藉由這種方式確認學生真正學會課程知識。經過口試的訓練後,會更能融會貫通課程的內容。另外,在根特的每門課幾乎都會有期中的專案作業,且每個專案要做的事都很多,可能會花超過25小時在單一作業上,例如光子積體電路的專案要從文獻查找出有興趣的光子電路,然後自行設計、模擬,最後和量測結果做比對。或是光電元件製程實驗的課,也要先做文獻回顧,接著自行用繪圖軟體畫layout,要在光子元件上設計相位調變器(heater),藉由在調變器上加電壓升高溫度,同時元件的有效折射率也會改變,藉以調整元件的相位。畫完layout後便要進無塵室製作元件,完成元件後還要進量測室進行量測,最後進行分析並寫成小論文。每次的專案很常要用不熟的工具或軟體去完成一個陌生的題目,但經由這些紮實的訓練後,自學能力有顯著的提升,也培養了如何自行進行一個小型專案,包括從文獻查找,並規劃與設計,接著著手於實驗,到最後的分析和完成報告,都會給自己帶來莫大的成就感,並真真實實地感受到自己的成長。【精彩內容,下期待續~】

光電元件製程課中,我們所製作的元件,並使用SEM去觀測、分析。

光電製程元件課的project。利用探針給heater電壓,使元件的相位偏移,並同時調整光纖位置,以收到最大耦合效率。

 

撰文:光電所碩士班 陳楷文

修課

參加臺大與EMSP雙聯計畫的學生,都必須要在比利時完成60 ECTS才能得到EMSP的畢業證書。其中有30 ECTS是修課的部分,另外一半則為論文(Master Thesis)的部分。不同於台灣的學分制,比利時的學分稱為ECTS,在EMSP的課程裡通常一門課都是4至6 ECTS。修課時數部分,4 ETCS的課通常都是每周3至4小時,6 ECTS則會是每周6小時,分兩天上課。

在安排課程方面,我選擇將所有課程平均兩學期來修習,也就是平均一學期修3至4門課。但實際修課結束後,發現這樣安排會讓下學期的負擔變得很重,因為還要將碩士論文考慮進去。因此建議有意願要參加EMSP計畫的同學,在第一學期時就盡量將課程修完,下學期只要留下大概1至2門課就好。

30 ECTS中,UGent也有規定系內及系外選修必須達到一定數量。系內選修方面,我在第一學期選了High Speed Photonics ComponentsRecent Trends in Photonics,和Technological Processes for Photonics and Electronics: Laboratory,第二學期則選了Micro- and Nanophotonic Semiconductor Devices及Photonics Integrated Circuits。系外選修的部分,學校提供了蠻多不同領域的課可以讓我們選,建議可以上學校網站參考看看,我在兩學期分別選修了Engineering EconomyPhysics of Semiconductor Devices

實際修課方面,由於COVID-19疫情影響,雖然2022年歐洲已經幾乎解封,但大部分的課還是偏向線上授課或是教授已經預錄好課程,只需要定時上網聽課就好。這樣的優點就是課程都能夠反覆地看並且複習,缺點的話就是一旦懶惰起來錯過一次上課,到學期末就得一次看很多堂課。

評分方式的話,UGent採用的是20分為滿分,10分以上為及格。若不幸被當掉的話,九月初會有一個resit exam可以補考,只要再考到及格就可以。比較特別的是我們也可以選擇下學期的課程原本應該在六月底期末考,延後到九月的時候再進行考試。一學期只有一次期末考,考試方式的話有純筆試、純口試、筆口試混合。純筆試的課程例如Engineering Economy,期末考會有兩階段筆試,第一階段是基礎的計算題及選擇題,第二階段則是較複雜的計算題,需要用到電腦進行答題。純口試的課程例如Technological Processes for Photonics and Electronics: Laboratory,老師會先看過繳交的報告再從中提問。至於筆口試混合則是UGent期末考最常見的考試方式,如High Speed Photonics Components、Micro- and Nanophotonic Semiconductor Devices及Photonics Integrated Circuits,考試時會先發考卷讓同學簡答,大概一小時後教授會開始一一點名同學至辦公室討論剛剛寫的答案,若教授覺得大致寫的都對沒什麼問題,就不太會刁難同學。在期末考前有些教授還會先告訴我們在口試時會問的題目(題目數量約數十至數百題),口試當下會用擲骰子的方式決定要問哪一題,所以建議同學每題都要盡量準備好答案。

作業也是在EMSP修課時會碰到的難關之一,通常都是需要在學期末時繳交一份大作業,內容多半是使用程式模擬元件,Matlab、Python、nextnano等等都有使用過,若沒有程式語言使用的經驗可以趁著還在台灣時先稍微學習。

Recent Trends in Photonics這堂課為講座課的形式,不定期會有seminar(一學期6至8次)講授有關Photonics的新知,演講後會進行測驗並計分。學期末則是需要使用IEEE格式撰寫一份3000字以內有關新穎光電知識的報告(教授會提供topic),並準備20分鐘的報告。學期間教授還有帶我們去位在比利時南部城市Mons舉辦的IEEE Benelux Symposium,聽聽荷比盧三國一些有Photonics research的大學最近的研究。【精彩內容,下期待續~】

IEEE Benelux Symposium

參加IEEE Benelux Symposium時,學校提供學生一人一間雙人房

 

撰文:光電所碩士班 黃喻農

修課

在根特大學,幾乎每一門課都非常繁重,往往需要花很多時間,大部分除了考試還有作業或報告。EMSP學程的修課學分規定60 ECTS,ECTS是歐洲的學分計算方式,1學分通常對應25至30小時的學習時間。根特大學的課通常都是4或6學分,少數為5學分。論文佔了30 ECTS,因此在一年中,除了同時要做研究外,大約要修5至7門課。而課的計分方式是20分為滿分,10分為通過的最小及格分數。

另外,與臺大選課方式不同,根特大學在學年一開始就要選好一整年的課,基本上,選完之後就不易更改,要更改需要寫信去課程委員會並且經過他們的審核通過。我們可以選的課其實非常自由,幾乎所上開的課都能夠選,只有一個規定是至少要修4至6學分的系外選修,但是基本上要是工程學院開設的課程。我選了Engineering Economy和Sustainable energy作為系外選修。

考試的方式也與台灣不同,大部分科目的考試只有期末考,也就是說,考試的課程量會十分龐大,非常建議要趁早準備,以免考試月的時候忙得分身乏術!而萬一期末考低於10分,還有第二次考試的機會,在一整學年,統一都是在暑假八、九月的時候有個補考週,每一門課的補考計分方式不盡相同,但是通常不會因為是補考而有折扣的問題,因此有些人會策略性地將準備不完的考試直接留到暑假考,這就看個人的時間規劃,因為萬一這次的補考再沒有通過,就是真的被當掉了。而且通常八、九月是大多數人的放暑假時期,看著別人都在放假,而你需要讀書,這樣的情況會使人難以專注於課業。

口試是我覺得與台灣考試最不一樣的地方,幾乎所有的課都有口試。在Display Technology的課,老師會先給你題目,讓你想半個小時後,再跟他口試,他會問你一些題目的觀念、結果,要說明清楚才能從教授手上拿到分數,每次的口試老實說都讓我感到十分挫折,也因此知道自己太過習慣於台灣筆試的考試方式,口試很大一部分是訓練表達能力,如何將知道的知識有條理地表達出來使人理解,最令我印象深刻的是,在Display Technology的口試中,教授認為我知道最後的結果,但是他卻說我其中造成的前提與原因跳得太快。因此,口試可以使教授知道你的思考過程,並且使學生知道自己的思考盲點,這是我覺得收穫最大的地方。

因為EMSP的學程主要是根特大學與布魯塞爾自由大學合作開設,所以有一些課是兩邊教授合開。像是我修的一門課Biophotonics是分成兩部分,一部分是由自由大學老師教授生物部分、另一部分則是根特大學老師教授光電部分。

一門系外選修課Sustainable Energy是我們實驗室的教授開設的能源環保課程,這門課找了很多太陽能廠、風電發力廠與火力發電廠的講者來介紹,大部分都是根特的能源公司,並且還有開放去參觀的時間,讓我們除了知道一些能源的使用方式,更能知道實際上是怎麼運作的,我覺得是一門十分有趣的課。【精彩內容,下期待續~】

Sustainable Energy課程安排太陽能廠參觀

 

 

 
 

High-Performance Full-Color Micro-LED Display Using Fluorescent Color Conversion Layer Technology

Professor Ching-Fuh Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 林清富教授

Micro-light-emitting diodes (micro-LEDs) with remarkable advantages are becoming the mainstream technology for next-generation display applications. However, further developments and commercialization of micro-LEDs still face significant difficulties. For example, the mass transfer is limited in the speed and the production yield.

To address this issue, our group explores the high-performance color-conversion layer to replace the mass transfer technique for full-color micro-LED displays. The quantum yields of our color-converted films are 89% for red color and 85.1% for green color with the blue light excitation. Furthermore, we develop an extremely cost-effective, and highly-stable technique to fabricate these color-conversion films and micron-size subpixel arrays on them. This process allows us to significantly control each pixel’s position, size, spacing, and thickness. In particular, for the fully efficient use of incident light to enhance the color saturation and light output efficiency, the fluorescent arrays are made on color-purity-enhancement film with a recycling-reflection mechanism, replacing the traditional glass substrate approach. Our fluorescent arrays have subpixels with a dimension of 7 x 7 microns. The pixel density reaches 3176 PPI for single-color arrays and 1588 PPI for full-color arrays on the glass substrate and the color-purity-enhancement film, respectively, as illustrated in figure 1. With the color-purity-enhancement film implementation, the color gamut extension attains a high value of 97.4% of the DCI-P3 extent, as shown in figure 2. Smaller pixel sizes, less than 5 um x 5um, are in development and show promising progress. Our work creates a new pathway for the future development of micro-LED displays.

 

Fig. 1. (a) Red and green fluorescent solutions and fluorescent arrays on the glass substrate, (b) Fluorescent arrays on the color-purity-enhancement film under blue light, respectively.

Fig. 2. The color spaces of fluorescent arrays in the CIE 1931 chromaticity diagram with purple, red, and white areas for fluorescent arrays on the glass substrate, the color-purity-enhancement film, and the DCI-P3 standard, respectively.

 

 

 
 

論文題目:用於覆矽絕緣層奈米光子波導之單層部分拋物線型交錯結構設計

姓名:施元丁   指導教授:黃定洧教授

 

摘要

為了簡化製程及降低製造成本,我們設計一種用於覆矽絕緣層(SOI)奈米光子波導之0.22µm厚的單層部分拋物線型交錯結構(PPSLC),其下氧化矽層厚度為2µm,元件總面積為6µm × 6µm,PPSLC每臂具有3µm長的單層部分拋物線型結構,輸入1.55µm波長的基模入射光,藉由調整並優化其輸出入及交錯區域附近結構的幾何曲線,實現了97.90% 的高傳輸率(−0.092 dB)和−62 dB的低串擾。相較於雙層拋物線型交錯結構(DLPTC),PPSLC的單層結構不僅能簡化製程及降低成本、縮小交錯結構元件尺寸利於生產更密集的矽光子元件及電路,且即使在±10nm的製造尺寸誤差下也能保持96.90%以上的高傳輸率。我們更在PPSLC上設計橋接次波長光柵(BSWG)波導和對角週期性孔洞(DPHs)結構,進一步提高傳輸率,BSWG位於PPSLC的輸出入端外側,DPHs 位於PPSLC的交錯區域中。相較於PPSLC,其元件總面積(6.2µm × 6.2µm)僅增加6.78%,而傳輸率提高至98.72%(−0.056dB),串擾降低至−65dB。本論文的設計方法不但適用於製造更低成本及更高傳輸率的交錯結構,更可應用於矽光子積體電路的其他元件的設計。

圖一、單層部分拋物線型交錯結構(PPSLC)

圖二、PPSLC 帶橋接次波長光柵(BSWG)波導和對角週期性孔洞(DPHs)結構

 

 

 
 

— 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、林珈慶 —

次繞射成像

感知空間解析度低於繞射極限的太赫茲(THz)波是研究和理解物質中太赫茲場誘導現象的重要能力。

現在,François Blanchard及來自加拿大和日本的同事透過使用基於太赫茲克爾效應(THz Kerr effect, TKE)和SrTiO3(STO)塊狀晶體的表面極化之太赫茲感測器來做到這一點。當應用於太赫茲顯微鏡時,感測器能夠實現微米級空間解析度的成像(如圖一)(Optica 9, 980-986; 2022)。

 

圖一、應用於太赫茲顯微鏡時,感測器能夠實現微米級空間解析度的成像。

使用TKE的太赫茲感測器的機制不同於使用普克爾斯效應(Pockels effect)的傳統太赫茲感測器。在TKE的情況下,由於太赫茲場引起的偶極子排列,感測器表現出二次太赫茲響應,並且對方向敏感。在傳統情況下,感測器與電場呈線性關係。因此,TKE感測器生成的信號具有更大、更清晰的對比度,從而提高了空間解析度。

在原理驗證實驗中,拍攝了由太赫茲場引起的空間相位調制圖像,該圖像是在350微米厚的STO晶體上製造的圓形陣列開口諧振環附近引起的。強烈的太赫茲脈衝被發送到邊長為50 μm的開口諧振環。局部太赫茲場的圖像是透過電光(EO)採樣獲得的,其中780 nm探測脈衝最初在45°處線性偏振到太赫茲偏振。與LiNbO3感測器不同,STO感測器還能夠顯示正極性和負極性,這可以從每條開口諧振環導線(如圖一)上交替的黑白顏色證明。

加拿大和日本的科學家還報告了當由渦旋相位板產生的太赫茲渦旋光束被發送到STO感測器時,STO感測器中的時空記憶效應。一系列快照圖像顯示,峰值強度在STO傳感器表面連續移動,並且穩定的甜甜圈形狀印在STO感測器表面,即使在超過10 ps後仍保持不變。科學家解釋說,記憶效應是由於表面聲子極化以10 μm/ps數量級的速度在STO表面上傳播。記錄太赫茲渦旋光束的能力將應用於量子密碼學和使用太赫茲環形振幅傳輸的材料特性量測。

 

參考資料:

Horiuchi, N., "Sub-diffraction imaging," Nature Photonics 16, pages 746 (2022)
https://doi.org/10.1038/s41566-022-01094-9
DOI:10.1038/s41566-022-01094-9

參考文獻:

F. Blanchard, J. E. Nkeck, L. Guiramand, S. Zibod, K. Dolgaleva, T. Arikawa, and K. Tanaka, "Two-dimensional space–time terahertz memory in bulk SrTiO3," Optica 9, pages 980-986 (2022)
https://doi.org/10.1364/OPTICA.463730
DOI:10.1364/OPTICA.463730

 

 
 
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