本所4月份演讲公告:

～ 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 ～

【之四】

撰文：光电所硕士班 张尧栋

生活

如果说这一年有什么最让我不适应的，那大概就是气候和食物了。比利时为温带海洋型气候，秋冬为主要雨季，有点像台北，基本上每天都是阴天或雨天，因此心情有时也会受影响（尤其是当你身处课业与研究的地狱中时）。更麻烦的是，由于我们在市中心租屋，但校区位于城市边陲，所以雨天时要骑车11公里来回学校就变成非常恼人的事情；若要坐公交车，每次则要花费1.7欧（约台币55元）和40至50分钟的时间通勤。所以若非做实验或是必须要去现场上课，通常我们冬天都是待在家读书或是上远程课程。自从疫情后，几乎每堂课都会有在线直播或是预录好的课，也算是懒人福音吧。不过比利时下雨的方式和台湾不同，当地是地势较低的平原，从海边漂来一朵云到你头上就会马上下雨，下了十分钟，云飘走后又没雨了，很难预测。可能是因为这样，比利时人不太喜欢撑雨伞，无论雨的大小，大家都是潇洒地淋雨一直走，也因此当地很流行防水的机能服饰；但还是很多人穿着毛茸茸的衣服淋雨，我跟南欧的朋友真的搞不懂。

食物则是另一个我无法理解的部分。比利时食物跟台湾的西式料理、意大利面有很大的出入，无论是口味还是吃的食物种类。他们日常的饮食其实非常简单，大部分人的午餐都是三明治（像subway）或色拉，多数是冷食，若天气很冷就会再喝一碗热汤，而不是我原本想象的每餐都吃披萨、意大利面（这应该是意大利的日常食物…）。还好在根特大学的学餐还是有供应热食，食物组成和台湾自助餐类似，会有一份主食、一份蔬菜类和一份肉类，一整盘大约4.5至5.5欧（约台币140至170元）。最热门的餐点是波隆那肉酱面，只可惜我不吃西红柿；常见的主食还有水煮的整颗马铃薯或薯条，毕竟比利时是马铃薯大国。主菜则是很多元，有比式起司虾球、焗烤鲶鱼、炖牛肉或鸡肉等等。蔬菜则是我最搞不懂的部分，不是很苦的生菜色拉，不然就是水煮到烂透了的花椰菜，而且完全不加油或盐，以致于我从来没有吃光蔬菜...。我最常吃的组合则是西泽三明治加巧克力布朗尼，毕竟点热食无论如何至少会有一样配菜出包或吃不习惯，还是吃已知的味道最安全。无论如何在物价高昂的比利时，可以花台币150元左右解决一餐还是相当实惠的（而且即使花了大钱去外面吃了餐厅，大概还是会失望）。

但如第一段所述，我们并不会每天都去学校，同时学餐也不供应晚餐，因此绝大多数还是会自己煮饭。因为我出国前本来就会煮饭，因此这对我来说并不困难，困难的是时间的紧迫度和自己的惰性。刚安顿下来，还没有很大的课业压力时，我们会一起煮饭，通常都是丰盛的三菜或四菜一汤。课业压力开始升高后，觉得一餐花一小时煮饭太浪费时间，开始煮意大利面、炒饭、汤面这种可以一次煮好的料理。最后到了期末考前，基本上就是辛拉面或出前一丁轮流交替着吃了，另外配上大量的零食。但久久还是会尝试挑战一些困难的菜色，例如麻油鸡米糕、狮子头、日式炸物、韩式海鲜煎饼等等。

虽然比利时食物我无法理解，但还是有一些美食的，例如举世闻名的薯条、淡菜锅、松饼、啤酒等等。比利时薯条喜欢切得很粗下去炸，而且油炸用油会加入马油、牛油等增添风味，吃的时候有五花八门的沾酱可以搭配，是非常特别的体验。基本上比利时的薯条店犹如台湾的面店，街角巷尾就会有一家（他们的小吃基本上也只有kebab跟薯条店），他们平均一周会吃一到两次，配上沾酱，还有炸物店的一些其它炸物，外观很像盐酥鸡店，可以说薯条文化是体验比式生活最接地气的方式。松饼也是我相当喜欢的食物，和台大校园里的小木屋松饼不同，比利时松饼口感相当扎实，外层会烤的很脆，再刷上一层珍珠糖，可以吃到面粉的香气，很有层次。蚂蚁人还可以再加点鲜奶油、巧克力酱或冰淇淋在松饼上，甜在心里的同时也给你一个热量爆击。最后在比利时还有有名的烤肋排餐厅，花费大约台币650元左右就能享用烤肋排吃到饱，咸甜的酱汁淋在烤肋排上香气四溢，在这里你可以肆无忌惮地享受肉香、油香和酱香所带来的多重味觉飨宴（但吃到最后很腻）。虽然上述介绍了这么多美食，但这些都很容易腻，因此日常的食物也就还是色拉、三明治，他们的日常饮食如此单调无趣，也或许是要让胃有空间来容纳那些油腻腻的国民美食吧。【精彩内容，下期待续～】

撰文：光电所硕士班 陈楷文

生活

来到异国读书，当然是要好好体验这边的生活，在这一篇我会分享在比利时生活的食、衣、住、行的部分。

首先是食物的部分，相信大家都或多或少有耳闻欧洲食物不是很好吃（事实上大部分也是如此），因此要是有自己下厨的能力就能煮一些自己习惯的食物来吃，也会比外食便宜很多，建议若是要来读书的同学可以自己在台湾先学会做几道菜，在外地能吃到家乡味真的有时候会很感动。在超市的部分，Albert Hijn (AH)、Okay、Del Heize（黑狮）都是我们常去的超市，物价大约是台湾的七折左右，乳制品（牛奶、优格、蛋）更是便宜。若是想念亚洲食物，根特唯一一家亚洲超市—敦煌，就有蛮多东西可以选择，也可以网购荷兰的东方行（oriental.nl）或德国的优购网（ugou.de），会有更多选择。外食方面的话，在Zwijnaarde校区有一间学生餐厅（但要注意只有提供午餐），有sandwich或热食可以供选择，价钱大概是3至5欧。亚洲食物的部分，市区有不少家日式寿司和拉面，中式的部分可以去Yaki，牛肉面和炒饭炒面都蛮大份的也蛮好吃（10至12欧）。比利时当地有名的则有薯条（Frites Atelier）、淡菜锅（建议可以去超市买回家自己煮，便宜量又多又简单料理）、啤酒炖牛肉，皆可以在市区中找到不少家店，价格大约为15至20欧。

气候的部分，比利时的冬天会来的比想象中还要快，刚开学十月左右气温就在10至15度之间，冬天几乎都在0至5度之间，要一直到春天三、四月气温才会开始慢慢回暖。比较特别的是冬天及夏天会有很长的夜间或日照的时间，冬天太阳会在四点左右就日落，夏天则可以到九点左右，是比较需要去适应的地方。气候干燥也是和台湾冬天不一样的地方，加上冬天会开暖气的关系，皮肤经常容易龟裂的人可能要涂乳液或其它方式保湿。根特和台北一样经常阴雨绵绵，因此若是有一双防水鞋及防水外套在冬天会是帮助你通勤很好的工具。如果有购物的需求，根特市中心就有许多知名连锁品牌Zara、H&M等等可以去看看，若是习惯Uniqlo的话则需要到布鲁塞尔才有一间店，根特也是有许多Vintage shop可以选择，这边推荐thinktwice，他们每个月都会有几天清仓大甩卖，一件衣服只要1至5欧就可以购入，习惯网购的人也可以试试看Zalando.nl。特别注意的是十一月底是Black Friday购物节，有需要购入衣服或3C的人不妨可以忍到那时候，许多商家或网购都会有意想不到的特别折扣（通常都是五折起跳），可以好好把握机会。

当通过入学审核后，就可以上Oasis填宿舍的申请，学生宿舍一个月的房租是481欧（2022年资料，含水含电），结果会在六月中左右公布，若幸运有抽中宿舍的话就恭喜你不必为住宿烦恼了，但像我们今年一起去EMSP的三位光电所同学则是都没抽中，只能在候补名单等待（听说2022年开始宿舍只有24岁以下学生才能抽签）。我们的经验是候补名单大概在入学前都不会前进多少，因此若是没抽中可以直接找市区的租屋房源了。寻找租屋房源的方式有蛮多种，FB社团（Te huur: Kot in Gent, Rooms and Apartments for Expats in Gent (Ghent/Gand), Belgium）或是根特当地的租屋中介（Rentola.be, Immoweb.be, Upkot.be），如果有看到觉得不错的房源可以先寄信到连络的email询问，但要有心理准备可能收到的回复不会太多，收到的回复也有可能是要求可以租三年以上的再做下一步的联络。根特的租屋诈骗也是层出不穷，建议如果真的有找到满意的房源，可以先联络已经在当地的学长姐问他们是否愿意帮忙先去看这个房子，确定真的有这个对象存在后再和房东签约以及汇押金等等事项。在找房子时也要注意房东是否同意让你申请domicile（居籍），要有在比利时的domicile才能申请居留证。抵达比利时后，房东就会来和你正式签纸本的合约以及点交房屋，同时也会一并到银行开立blocked account（我们是用KBC band）将押金汇入账户，到最后租约到期时需要房东及房客的签名，这个账户的钱才能被提领出来。我们很幸运地遇到很好心的房东，在到达当天提供蛮优惠的价格将我们从机场直接载到房子门口，让我们省去许多麻烦，并且在签约后带我们去KBC开户顺便开blocked account。

在根特市区的交通，大多数同学都是以脚踏车为代步工具，一年的租金为80欧（fietsambassade.gent.be），从宿舍到Zwijnarrde校区需要大概20分钟，市中心则是25至30分钟。巴士和Tram（路面电车）是根特市区主要的大众运输工具，单趟为2.5欧，建议可以在手机上买10次票（17欧）会便宜蛮多的，开通一次可以在一小时内无限次搭乘市区公交车，也有年票可以选择，但是价格就会贵上不少。比利时境内城市间的交通则可以搭乘火车，可以下载手机版的SNCB来查看火车动态及买票，若你是26岁以下的学生可以购买55欧的10次票，周末也有weekend ticket可以购买，都会比起购买原价的票便宜许多，值得注意的是需要在上车前就完成买票，不然遇到查票是会被罚钱的。【精彩内容，下期待续～】

撰文：光电所硕士班 黄喻农

生活

在住宿方面，根特大学的宿舍非常难抢，要是交换生才比较可能申请到宿舍。在前往根特之前，我们找住宿找了一段时间，无论是从脸书的租屋社团、根特当地的租屋网站Immoweb，都几乎无下文，最后好不容易找到一间，透过根特的台湾学生会，请到在当地的博士班学长帮我们看房子，住宿这一件事才终于定了下来。根特的住宿供不应求，虽然根特是个大学城，但大部分外宿通常还是偏好上班族、博士生，签约也喜欢一年（偏少）、三年起跳，因此住宿这件事情，尽量能够愈早开始找愈好。

住在学生宿舍的好处是能够认识同楼层的、或者更多的国际生，而以我住的地方而言，住在外面的好处则是空间比较大、地点在市中心，因此生活与居住质量非常好。

在衣服方面，价格与台湾差不多，可能甚至贵了一点点，因此我平常不太会买衣服，另外服饰店没有提供裤子长度的修改服务，而拿去修改的裁缝店价格也不斐，因此对我而言，可以买的裤子十分稀少。但是在根特，有几家二手服饰店，衣服便宜而且不定期会再折扣，我偶尔会去逛一下挖个宝，看看有没有刚好适合又好看的衣服。提到衣服的折扣，通常会有几个折扣的时间点，一月和七月的打折季还有十一月的黑色星期五，在这些时候的衣服就会便宜很多，因此我就是抓紧这几个时间点买衣服！还有一种比较有趣的形式是类似跳蚤市场的市集，是二手服饰秤重卖，许多朋友会去逛这个不定期的市集。

在食物方面，在欧洲，只要是外食，价格几乎都很昂贵，尤其是比利时地处西欧，外食的价格通常落在15至20欧，因此，除非是朋友同学聚餐，才会偶尔出门吃饭。在外食没有办法像是台湾一样方便又便宜时，就会被迫要学会自己煮的本事，这一年下来，我学会了几道料理，算是有一点点的成就感。当要自己煮，就得去超市买食材，根特主要的超市有来自荷兰的Albert Heijn、比利时的Delhaize、Okay，以及法国的Carrefour，其中AH的东西价格是最便宜的，刚好在住的地方旁边也有一家，是我最常光顾的超市。我们也常常邀请同学或者朋友一起来家中吃饭聚餐，是个联络感情与交流的好机会。

提到根特比较常见与特别的美食，就必须提到薯条、猪肋排、淡菜、松饼和巧克力了。薯条店就如同台湾的咸酥鸡店，很多地方都有，在根特大学的学生餐厅里，每天的配菜选项也都有薯条这一项，而且份量都很大，刚开始很不习惯，总会想说那么大份怎么能一个人吃完，但渐渐地就习惯了。根特有两家比较有名的猪肋排吃到饱的店，我觉得都很不错！在超市，淡菜的价格很实惠，2公斤8欧元，料理过程简单又好吃，是只要有活动聚会几乎都会煮的一道菜。【精彩内容，下期待续～】

Simultaneous oscillation of dual-wavelength optical parametric oscillators on monolithic c⁽²⁾ nonlinear photonic crystals

Professor Lung-Han Peng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 彭隆瀚教授

Multi-wavelength visible laser sources are desirable to some research regimes, for example, multi-wavelength yellow orange laser can be used in stimulated emission depletion (STED) microscopy and in the colocalization analyses. However, to produce multi-wavelength visible laser through quasi-phase matched (QPM) nonlinear photonic crystals (NPCs), multi-wavelength near infrared (NIR) laser source would become a critical issue. The studies of multi-wavelength NIR optical parametric oscillators (OPOs) of aperiodic or apodized designs had been published, but the wavelength stability or tunability of such designs were not very well. The main reason is the gain competition of multi-wavelength OPOs, it would degrade the performance of multi-OPOs. To reduce the gain competition, we proposed a parallel design of multi-OPOs, i.e., the QPM periodicities were placed in transversal way of pump beam. In this way, the gain competition would be mitigated compared with the cascaded designs. In the following, the characteristics of a dual- or double-OPOs would be demonstrated, including the slope efficiency and wavelength tunability. Moreover, we will build a yellow-orange laser via sum frequency generation (SFG) or second harmonic generation (SHG) of dual-idlers of our dual-OPOs on monolithic NPC. Our design can not only facilitate simultaneous multi-wavelength oscillation in NIR band, but also had great potentials in generation of multi-wavelength lasers source in visible or even UV bands.

Ultra-broadband wavelength-swept crystal fiber laser

Professor Sheng-Lung Huang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 黄升龙教授

Ultra-broadband wavelength-swept laser (WSL) was generated using glass-clad Ti:sapphire crystal fiber as the gain media. With the low signal propagation loss of the crystal fiber, the swept laser has a tuning bandwidth of 250 nm (i.e., 683 nm to 933 nm) at a repetition rate of 1200 Hz. The steady-state and pulsed dynamics of the WSL were analyzed. The 0.018-nm instantaneous linewidth corresponds to a 3-dB coherence roll-off of 7 mm. When using the laser for swept-source optical coherence tomography, an estimated axial resolution of 1.8 μm can be achieved.

Reference:
Y. C. Lin, T. I Yang, and S. L. Huang, “Ultra-broadband wavelength-swept Ti:sapphire crystal fiber laser,” Opt. Lett. 47, No. 11, pp. 2778–2781, 2022.

论文题目：光学同调断层扫描术用于耳鼻喉科应用之可行性研究

姓名：蔡廷彦   指导教授：李翔杰教授

摘要

在本篇论文中第一部分，我们使用了扫频式同调断层扫描术（Swept-Source Optical Coherence Tomography, SS-OCT）进行小鼠内耳耳蜗之成像以及光学特性分析。首先我们架设了SS-OCT的软硬件，软件部分采用了C++的程序语言来进行仪器的操作以及数据撷取并且利用MFC设计出我们的操作接口。硬件部分分别利用了中心波长1.06微米与1.3微米的扫频式激光架设了两套SS-OCT来进行样本的成像与量化分析。第二部分则是我们使用了中心波长1.03微米的高折射率差光栅垂直共振腔面射型激光（High Contrast Grating Vertical Cavity Surface Emitting Laser, HCG-VCSEL）作为SS-OCT系统的光源以达到成像使用。这是首次利用此HCG-VCSEL于SS-OCT的应用，此光源提供了等效500 kHz的扫频速率并在此速速度下有着 48 nm的扫描频宽，在硬件部份由于此HCG-VCSEL属于原型机并无校准频率讯号（k-clock），因此我们架设了迈克生干涉仪（Michelson Interferometer） 作为校准讯号，再结合原先所架设之SS-OCT系统，我们进行了手指皮肤以及老鼠血管造影成像（Optical Coherence Tomography Angiography, OCTA）的资料撷取与成像。透过此方式我们成功的架设首套HCG-VCSEL SS-OCT并且量测其偏振特性（Uniformity of the Polarization）、灵敏度（Sensitivity）、滚降噪声比（Roll-off, R-number）以及系统成像分辨率，上述成果呈现相当完善且优异的数据数据以及成像结果。 图一、小鼠耳蜗三维OCT成像 图二、HCG-VCSEL示意图

— 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、林珈庆 —

单光子检测器数组放大

超导奈米线单光子检测器具有出色的性能，但是在大型成像数组的开发上具有挑战性。一种基于对单个奈米线进行切割的新方法，可以提高八倍的空间分辨率，并实现1,024像素的成像仪。

那些能够解析单个光子的光电检测器是最敏感的，而单光子成像仪将这种敏感度与每次检测的空间信息结合起来。单光子成像仪在许多不同领域中有应用，其中之一是光侦测和测距（LIDAR）。举例来说，美国航空航天局（NASA）的卫星（Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2, ICESat-2）使用具有多个单光子检测通道的LIDAR，以前所未有的精度绘制地球的地形。还有量子光学领域中，单光子检测器数组能够利用在空间分布中光子纠缠（entangled photons）的多维量子讯息，以及应用于量子成像和低光通量下的古典成像。另外，在天文学中也有相关应用，包括使用强度干涉来量测星体的角直径和应用于系外行星过渡光谱学。

对于单光子检测从紫外光到近红外光的应用，超导奈米线单光子检测器（SNSPDs）提供了令人印象深刻的性能指针组合，包括约10 MHz的计数率、sub-mHz的暗计数率、约10皮秒（ps）的时间分辨率和接近百分之百的检测效率。在近期的研究中已经证明了在中红外检测方面的效能。然而由于冷却系统的可用功率限制了设备的偏压和读取频宽，大型SNSPD数组的开发被证明是具有挑战性的。尽管如此，在过去的几年中，SNSPD数组的尺寸，透过行列多任务（row – column multiplexing）和更近期的热耦合（thermal coupling）到读取总线（readout bus），已经从几十个像素增长到了一千个像素。

SNSPD成像的一种方法是实现于2017年，其方法为利用单个奈米线透过时间多任务实现了空间分辨率。每次检测时，沿着奈米在线的空间位置是经由位于奈米线两端传播的电脉冲的时间差来确定的，因此结构上只需要一个偏压电路和两个输出信道。这个仪器被称为超导奈米线单光子成像仪（SNSPI）。在首次展示中，实现了大约590个有效像素的成像仪。超导奈米线中高动感电感所导致电讯号的慢波行为是实现空间分辨率的关键，但是此动感电感在本质上会限制其更进一步的可扩展性：其计数率会因为更长的奈米线提供更多的有效像素时，其总电感的同时提升会有上限的限制。

现在，Kong等人在Nature Photonics上发表了一种与单一均匀纳米线设计相比，空间分辨率提高了八倍的新 SNSPI 设计。这种方法被称为正交时间-振幅多任务（orthogonal time - amplitude multiplexing），是将每次光子的检测中产生的脉冲振幅和时间都进行空间信息的编码，以时间为基准读取，将单个像素根据读取的电压脉冲振幅区分为八个区段。而奈米在线在宽线段中重复的不同长度的区段的不同的脉冲振幅会形成热沉（thermal sink）的效果，会限制在光子检测时所产生的阻性区域的大小（如图一）；当奈米线分割的区段越长，所产生的电压脉冲就会越大。准确地说，这些区段不是由单一奈米线组成，而是由两个平行的奈米线组成，这对于维持稳定的阻抗有帮助。Kong和他的同事们清晰的证明了八个不同长度的奈米线区段之间振幅差异，每组不同长度的奈米线都被重复 128 次，产生了1,024个像素。

此装置非常紧凑，像素大小仅为12.6 μm x 12.6 μm。在以1550 nm光源照明的成像展示中，作者使用分区算法实现97％的像素保真度，同时指出若改变不同长度奈米线段的顺序，这个数字应该还会再提升；而此装置的平均时间不确定性或时基误差（jitter）为67皮秒（ps），与单独的大面积SNSPD显示的结果相当。由于此系统无光学耦合结构，故侦测效率根据偏振状态仅为0.8%到0.36%不等，但是目前已经有改进SNSPD光学耦合的方法，可以使系统侦测效率至少提高一个数量级；而透过对装置设计的优化，还可以更进一步的提高性能。

虽然Kong等人的SNSPD显示技术，仍落后于最近使用单光子雪崩二极管的百万画素数组，但其依然为缩小差距的重要一步。他们的热耦合读取总线方法为装置的可扩展性提供了解决方案的希望，但总像素数量和最大计数率之间也会相互限制。虽然如此，其依然有机会及可能透过优化设备设计和材料等方法，来扩大到一千像素以上，例如，透过利用高介电基板来在不增加电感的情形下降低信号速度。然而，在保持兆赫兹计数率的情况下，将其拓展到兆像素级别是相当困难的；想实现兆像素SNSPD数组的话，混合多个SNSPI设备多任务或多个读出总线的方法会是可行的方法。

过去二十年间，SNSPD已经发展为最有力的单光子检测技术之一。近期技术的进步使得SNSPD能扩展到千像素数组，在需要大量检测器的应用中，展现卓越的性能指针。从这段进程看来，距离看到大型SNSPD数组从实验室中的研究模型到现成商业化的单光子成像系统似乎已经不远了。