本所孫啟光教授研究團隊與介觀生醫股份有限公司合作，榮獲「財團法人生技醫療科技政策研究中心2022年度國家新創精進獎」，特此恭賀！

本所李君浩教授榮膺2023 SID Fellow（Society for Information Display，國際資訊顯示學會），特此恭賀！

本所3月份演講公告：

～ 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 ～

【之三】

撰文：光電所碩士班 張堯棟

研究

前文曾經提到，來比利時之前，根特的行政人員會寄給我們一個列有該年度所有碩士論文題目的檔案，可自行聯絡各題目的負責教授面談，如果他願意收，就代表你找好指導教授和確定題目了。這年剛好我的Promotor（聯絡教授）和Superviser（指導教授，但也有可能是博士生或研究員）都是教授，分別是Geert Van Steenberge和Jeroen Missinne，我的題目則是將光學隔離器（optical isolator）整合到光子晶片和光纖之間的耦合介面，領域屬於矽光子中的光學晶片封裝和整合。在來比利時前，教授便寄給我一些文獻，要我做文獻回顧，在出國前我就結束文獻回顧，也因此就學後才能趕上六月的論文口試。

平常討論都是和兩位教授進行，在前半學期還有另一位博士後Marie-Aline教我操作儀器，我們沒有固定的討論時間，而是當我有一定的實驗產出，且有些問題需要討論時，才會跟教授約時間，但原則上是1至2週會討論一次。這裡的規劃相對彈性，老師不會主動催促你的實驗進度，而是你要為自己的進度負責，但如果積極地找老師討論，也可以得到非常多的回饋。

在這裡做碩士論文研究較不同的是，這裡碩士生比較像做一個更完整更大的專題研究，但不像在台灣什麼都要自己來，因為碩士論文只有1至2學期可以完成，時間相對緊迫，所以有些半導體製程或是實驗器材的購買都會是研究團隊的博士生、研究員幫我們做的，碩士生更著重在了解和學習原理及來龍去脈。

在下學期，大概三月時，會有一個非正式的預口試，會先做一次報告給教授們聆聽，可以藉此督促自己加快實驗進度。這裡的老師對於報告和論文的要求也非常高，在檢討報告時，每張投影片每個細節都不放過，由於我們有語言隔閡，有時用字或邏輯不精確的地方都需要改進。在修改碩士論文時這個問題更是明顯，點開老師改完的論文檔案發現有300多則評論要改時真的快昏倒，但經過這樣的學術訓練後無論是研究或是語言能力都進步非常多！

比利時的碩士論文口試可以選擇在第二學期的六或九月口試，當時因為七、八月已經安排旅遊行程，因此我把所有期末考和口試訂在六月，而且有不能被當的壓力。六月的口試很像是研討會的形式，辦在一個大講堂，所有根特和布魯塞爾自由大學的碩士生都要出席，此外所有教授和博士生都可以來聽，因為台下非常多人，和台灣碩士口試只有自己實驗室的學長姐、同學截然不同，也因此在報告時壓力格外大，且所有教授和博士生都可以自由發問，因此心理素質也會連帶地受到訓練。最後由於我的實驗結果和理論相符合，論文及口試都表現得不錯，我在口試結束當天獲得了EMSP計畫的最佳論文獎，根特和VUB總計共有四名得主。此外指導教授也幫我報名角逐IMEC AWARD，IMEC是比利時微電子中心，是歐洲最大的半導體研究機構，比利時的各大學都有許多研究團隊和IMEC合作，或直接隸屬於其旗下，在根特大學，舉凡電子、資工、光電、物理等領域都有團隊和IMEC合作，因此我必須要和不同領域的菁英共同競爭這個獎項，每間大學也僅有一位得主。我最後非常榮幸地和另一位電機系的同學共同獲獎，在畢業典禮當天，在數百位的同學、家長面前領獎，不僅覺得無比光榮，也覺得自己為台灣爭了一口氣。由於畢業典禮的舉行時間大約在十月中旬，許多國際生都回自己國家了，本屆EMSP畢業生只有我一個人出席，但如果時間允許，我很推薦參加。而且結束後，禮堂外的公共空間很像一個半正式的社交空間，大家可以自由地喝酒、拍照、聊天，氣氛非常棒，建議盡量穿正式一點的服裝，我到了現場才發現當地人都穿西裝、晚禮服，以致於穿著休閒的我就像是混進來喝酒的路人。（附帶一提，如果就讀VUB，畢業典禮是直接在布魯塞爾大廣場舉行，這是我覺得讀VUB最吸引人的特點之一。）【精彩內容，下期待續～】

撰文：光電所碩士班 陳楷文

研究

前文曾提到，完成學業需要60 ECTS的學分，而畢業論文就佔了30 ECTS，因此研究在這一年來可以說是最重要的一環。大概五月時會收到EMSP program的負責人Bert寄來的Master Thesis Topics，文件中會詳細載明今年度兩個學校（UGent／VUB）教授們擬定的碩士論文題目、實際會帶領你的博班學長姐、需要具有什麼先備條件、在這一年的研究會得到什麼。決定好之後，可以先寄信給覺得有興趣的教授安排面談，若教授同意了之後再和Bert聯繫，就決定好未來一年的指導教授。

UGent的研究大樓主要位於Campus Ardoyen（又叫Technologiepark），坐落於根特市區的最南邊，從宿舍騎腳踏車大約要20分鐘，市中心大約30分鐘。辦公室、教室、會議室、量測空間主要是在iGent Tower，無塵室則是在距離iGent Tower 300公尺左右的大樓。iGent Tower每一層樓都有附設免費咖啡機及氣泡水機，在下課或做研究之餘需要休息片刻時，都能自己去泡一杯咖啡。這裡的無塵室規模與臺大的較為不同，所有機台都集中在同一個大空間，裡面再按照製程階段不同細分出幾個小空間，例如黃光室、蝕刻室等等，所有製程都能在同一個空間中完成，效率能夠大大提升。較不方便的是身為碩士生，並沒有無塵室機台的操作使用權限，因此想要在無塵室中做實驗，必須和自己的博士班指導學長約時間，晚上及假日無塵室也沒有開放，這點必須要自己斟酌實驗進度規劃實驗。UGent的Photonics Program總共有三個比較大的研究團隊：Photonics Research Group (PRG)、Center for Microsystems Technology (CMST)、Liquid Crystals and Photonics Group (LCP)，各自專精的領域皆有不同，建議可以先前往他們的網站瀏覽一下再找出自己感興趣的領域。

我的指導教授是Prof. Dries Van Thourhout，實際帶領我的博士班學長總共有三位（Ivo、Korneel、Onur），我們大約1至2周會約一次meeting討論這幾周的進度以及給予我意見，與臺大較不同的地方是，碩士班學生可以自己選擇什麼時候要討論進度安排meeting時間，因此自我約束的能力就非常重要，需要定期規劃實驗進度並自己審視進度是否落後並跟教授討論，不然很有可能無法在時間內完成研究。我的研究規劃大概是九、十月進行文獻回顧及跟教授確定實驗大方向，十一至二月製程及初步量測及實驗環境架設，三至六月整理數據及撰寫論文。

碩士論文口試一般會有兩個梯次，分別是第二學期期末考最後一天（6/29、6/30）或補考最後一天（9/9），依照實驗進度決定能夠在什麼時間進行論文口試。由於EMSP program是由兩個大學一起參加，因此第一天會舉辦在VUB校區，第二天就在UGent校區。與台灣較不同的是，全部即將畢業的同學都會被安排在同一天進行口試，一、二年級的同學也都會參加，克服在一群人面前演講的壓力也是需要面對的考驗。口試時一位同學會被安排30分鐘的時間，需要報告20分鐘，另外10分鐘則是面對教授的提問。指導教授會幫你安排一位相似領域的口試委員負責問大部分的問題，我的情況是那位教授有事無法前來因此採用線上的方式，礙於口音的不適應及現場音響不是太好，因此在一些題目上我並沒有非常完整地聽到教授想要問什麼，相當可惜。【精彩內容，下期待續～】

撰文：光電所碩士班 黃喻農

研究

在EMSP學程這一年的總學分60 ECTS中，畢業論文就佔了30 ECTS，可以想見其重要性，而且要在一年內完成其實是蠻緊湊的。在台灣註冊好根特大學的帳號後，可以從EMSP的官網上查詢這一年可以選擇的論文題目，大約有30至40個，有一些甚至有指導教授親自錄一段簡短介紹的YouTube影片，因此就算不熟悉該領域也能夠稍微知道研究的內容。在我們這一屆，因為疫情，人數相當少，因此不會遇到題目同時有人重複選擇並且要競爭的問題。在決定好題目後，需要自己主動聯絡指導教授並且進行簡單的面試，在面試中，教授與博士後也會討論詢問有興趣的研究方向，再做更具體的題目規劃。

我選的題目是利用雙頻液晶製作厚度更薄的繞射元件，因此進入了Liquid crystal group，主要的辦公室是在iGent大樓的七樓。通常碩士生是沒有位置的，但是指導教授人非常好，特地請秘書處的人搬來了新的桌子，因此讓我有個位置能夠待著。我的研究題目主要是由一位指導教授、一位博士後研究員、以及一位博士生指導，博士生主要教導我如何操作實驗儀器，相關實驗的進度與規劃則是與博士後討論，大約每兩個星期會與指導教授meeting一次，在meeting中報告我的實驗進度與結果，由大家提供回饋。我還記得剛到根特的時候，因為與在臺大研究的內容不一樣，我常常在大家討論的時候跟不上，事後經常再另外找博士生、博士後請教，花了很多時間也感到很挫折，但是每一次都可以感覺到自己慢慢地從錯誤中又進步了一點，感到蠻充實，而辦公室的其他博士生也經常給予意見，在這一年中，真的是非常感謝液晶研究組大家的照顧。

我的題目主要以實驗為主，而液晶研究組的實驗室是在iGent的八樓與地下二樓，因此我大部分的時間都是在地下二樓度過。我覺得有趣但同時也感到麻煩的是，進去實驗室需要刷磁扣，但是碩士生的磁扣在下午五點過後就無法使用，但如果在下午做實驗，往往會超過這個時間，因此常常在五點前就需要與還待在辦公室做事的博士班學長借磁扣刷入。

論文的口試有兩個時間，一個是六月底，一個是九月初，在五月底如果實驗與論文進度順利完成，就可以在六月底口試，反之則多兩個月時間，安排在九月初口試。六月底的口試與台灣的口試很不一樣，所有口試的人會被安排在同樣兩天內發表，一天在根特大學、一天在布魯塞爾自由大學，除了有口試委員與自己實驗室的學長學姊、同學，還會有整個研究所的教授、同學、學弟學妹一同參與，因此在口試的時候是面對著40至50人報告，非常有挑戰性。而在九月初的口試，就比較像是台灣的口試，面對的是口試委員以及實驗室的學長姐和同學。【精彩內容，下期待續～】

Photoluminescence Measurement of Ge/Ge_0.95Si_0.05 and Ge/Ge_0.9Sn_0.1 Epilayers

Professor Chee-Wee Liu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 劉致為教授

The photoluminescence (PL) measurement provides a non-destructive method to investigate the epilayer quality after CVD epitaxial growth. The strong PL spectra indicates low defect density in the epilayers, which is required for better device performance. In this work, two different designs of epilayers were grown by CVD epitaxy and measured by PL to characterize the epilayer quality. 8 Ge_0.95Si_0.05 channels sandwiched by Ge sacrificial layers (SLs) (Fig.1 (a)) with the strong PL spectra of Ge_0.95Si_0.05/Ge (Fig.1 (b)) is demonstrated. Moreover, the PL spectra of 8 Ge_0.9Sn_0.1 channels sandwiched by Ge SLs and Ge_0.97Sn_0.03/Ge double caps (Fig.2 (a)) shows two peaks (Fig.2 (b)), which refers to the Ge_0.9Sn_0.1 and the Ge_0.97Sn_0.03/Ge.

Reference:
[1] Y.-C. Liu et al., IEEE Symposia on VLSI Technology and Circuits (VLSI), T15-2, 2021
[2] C.-E. Tsai et al., IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), pp. 569-572, 2021.

論文題目：基於矽光平台上之O-band 1×4分波（解）多工濾波器

姓名：鍾國方   指導教授：黃定洧教授

摘要

分波（解）多工元件由於大數據、雲端運算、及物聯網的蓬勃發展而被廣泛地使用在商業與學術用途。由於製程誤差與環境溫度的影響，分波（解）多工器與光源的雷射波長會偏移而與預期的通道波長不同。為了解決此現象，本篇論文提出兩個研究包含電控熱調式陣列波導光柵以及布拉格光柵反向耦合器。本論文提出一個利用S型陣列波導光柵中兩個三角區域補償相位的特點、並引入（被）加熱單元來設計光譜雙向可調的分波多工濾波器如圖1(a)。即使只使用正的熱光係數材質（矽與二氧化矽），從實際製作出的元件我們量測得到±30.5奈米/瓦的線性且雙向可調的調製效率、在2.5 V電壓時光譜可位移約8奈米，如圖1(b)與(c)所示。相比目前其他已紀載之熱調式陣列波導光柵，此研究的雙向可調特性、最高調制效率、最低需求電壓、及大調制範圍顯示此元件對於分波（解）多工系統的潛力。另一方面，本論文亦提出利用布拉格光柵的多模反向定向耦合器，如圖2(a)所示，以達到平頂式、超低串擾的濾波響應符合大通道間距分波系統所需。考量製程代工廠設計規則並更效率地設計元件也為了達到超低的串擾，我們使用氮化矽搭配微擾耦合模態理論得出恰當的波導寬度瓦楞設計。圖2(b)之模擬結果顯示元件達到超低通道損耗<0.6分貝、高通道均勻度>−0.45分貝、寬的1分貝帶寬約13.45奈米、超低的<−28分貝串擾、及其最寬的可用帶寬約14.35奈米的平頂濾波響應。製程容忍度分析顯示在極端的±18奈米製程誤差（±3個標準差）下，通道串擾仍然維持在<−25分貝而不影響到通道損耗或可用帶寬，如圖2(c)所示。相較目前其他已知的大通道間距之分波（解）多工濾波器，本研究提出的元件提供超低損耗的平頂濾波響應、可與陣列波導光柵相比的超低通道串擾、以及最寬的−28分貝之串擾可用帶寬，顯示此元件對於大通道間距分波多工電信傳輸系統的強大潛力與魅力。 Fig. 1. (a) Schematic top view of the overall TBDTAWG and the cross -sectional view of the proposed heater unit. (b) Red-shifted and (c) blue-shifted filtering responses at different applied voltages VB of 0, 1, 2, and 2.5 V. Fig. 2. (a) Schematic configuration of the proposed overall O-band CWDM filter, (b) its simulated filtering responses, and (c) its extreme cases with ±18-nm fabrication errors.

— 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 —

奈米級光子限制

來自丹麥的科學家將矽膜的拓撲結構透過逆向設計的概念，成功地創造了一個將光子限制在比繞射極限小12倍的模體積內的介電腔。丹麥技術大學的科學家在Nature Communications上報告，他們的矽奈米腔的光模體積僅為~3×10^-4λ³，且在波長為~1,550 nm的品質因數為1,100（Nat. Commun. 13, 6281；2022）。對光如此嚴密、高質量的侷限，對非線性光學、光機械學、量子光子學和積體奈米光子學的應用將有潛在的幫助。

「將光強力侷限在介電質內，而非在空氣、真空或材料邊界處，其應用的核心是增強光-物質的交互作用」，作者在他們的論文中解釋道。「我們的腔體對光學模態局部密度的直接優化對應的光-物質相互作用增強為在帶寬高達2 nm下之Purcell因子為6×10³。」（如圖一）

該團隊使用了逆向設計，其為一種非常強大的設計技術，透過這種技術可以定義所需的結果和規則，然後透過可以改變自由參數之演算法來創造優化的設計。近年來，它在光子學中為特定用途設計優化過的材料（拓撲）空間分佈之介電結構越來越受歡迎，主要歸因於它在制定高性能積體光學元件方面的成功，例如模態多路分配器、功率分配器和超透鏡等。

有趣的是，逆向設計過程產生的空腔結構與公認的領結腔（bowtie cavity）非常相似，這種空腔在早期研究中基於直覺和傳統設計方法的被發現運行良好。作者在他們的論文中寫道：「我們強調，領結（bowtie）形狀及其他所有細節，完全都是由逆向設計過程中所呈現的特徵。」

設計完成後，該團隊的矽領結腔（silicon bowtie cavities）是使用SOI (silicon-on-insulator) 基板透過光罩、電子束直寫器及反應離子蝕刻等製程來製造的。由此產生的結構具有窄至8 nm且縱橫比為30的橋（bridge）狀結構、面積約為4λ²（如圖一）。製造完成後，使用掃描電子顯微鏡對結構進行成像，並使用散射型掃描近場光學顯微鏡來確定模態。

「我們所做的為第一個將光限制在繞射極限以下的實驗」，作者評論道。「雖然我們明確地展示了將光子限制在繞射極限以下，但其模態非常緊湊，我們尚無法測量模態的精確大小。」