本所5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 ～

【之五】

撰文：光電所碩士班 張堯棟

生活

根特是一個非常有生活感的城市，沒有太多觀光客、不會太擁擠，卻也不會生活機能不佳，同時治安好，居民友善，作為留學體驗非常適合。由於參加EMSP計畫是一年，因此比半年的交換學生計畫更充裕；同時也因為課業繁重，在平日很難有時間可以出國旅行，也因此有更多時間待在根特，體驗道地的比利時生活，感受這個城市的一切。

在根特生活中，單車非常重要，由於荷、比地勢低平，因此單車非常熱門，數量也遠多過汽、機車，絕大多數人都是騎單車或搭大眾運輸通勤，像我的兩位指導教授也都是騎單車通勤、接送小孩，一天要騎10至15公里，再配上簡單（且單調）的飲食，也難怪比利時人的身材普遍很標準。我們是直接租一年的單車，加上保險是80歐，蠻划算的，由於大眾運輸的年票很貴（220歐），因此我們多數時候還是騎單車移動。從我們家騎到學校大約要花20至30分鐘，來回大約11公里，每次上學都有一定的運動量。只要天氣不要太糟，通常我們會騎車代替公車，一是省錢，二是運動，畢竟課業繁重，重到連運動的時間都很難抽身。此外，比利時的單車道規畫得相當完善，幾乎每條路都有單車道，加上人口密度較低以及全民的道路安全觀念高，可以非常放心地騎單車。騎單車的路上還可以欣賞路上風景，根特無論是觀光區內外，不同季節皆有不同的景緻，再配上運河、城堡以及可愛的歐式建築們，讓騎單車的通勤時光也成為我留學的美好回憶。

根特的夜生活選項比台灣少一些，因為大多店家都是傍晚六點關門，超市也是八點會關，大家都要準時下班回家，也因此到了晚上，主要的娛樂就是酒吧喝酒，或跟朋友聚會或是派對。也因此我們基本上走訪了許多特別的酒吧，像是開在船上的、音樂酒吧、夜店風的等等。此外比利時是啤酒王國，各式各樣的精釀啤酒，各種口味都可以喝得到，也因此，我們在這年也廣泛地品嘗了各種啤酒。歐洲人很享受生活，喝酒基本上融入他們的日常生活中，常常可以看到下午時段，人們坐在路邊，沐浴著日光，傍著運河，悠閒地喝啤酒、紅酒或咖啡。但因為課業繁忙，我們在學期間也不會很常跑酒吧，絕大多數的夜晚都是在書桌前度過的，所以夜生活只能喝酒這件事也對我們不構成困擾了。此外，我們三個合購了一支藍芽麥克風，因此在讀書之餘，我們三個偶爾會唱歌，是難忘的回憶，也精進了我的歌藝。我們一至兩周會有一天，和在根特比較要好的台灣人聚在我們家，一起吃飯聊天，然後唱歌，也緩解了我們的思鄉愁緒。【精彩內容，下期待續～】

撰文：光電所碩士班 陳楷文

生活

繼上篇說完了在根特生活食、衣、住、行的部分，這篇要來介紹語言以及娛樂。

比利時的官方語言有分為佛蘭芒文（Flemish）以及法文，大致上可以以比利時的南北分界，北部因為較靠近荷蘭因此官方語言為Flemish，是荷蘭文的一個分支；南部較靠近法國的部分則講的是法文。比較特別的是比利時的首都—布魯塞爾，兩種語言皆為這個城市的官方語言。居住在根特，街道上或是商店內的標示皆為Flemish，初次看到這些語言會蠻不習慣的，這時候Google翻譯就是一個很好用的工具，可以用拍照的方式就將Flemish翻譯成英文或中文。在點餐或是需要詢問店員的時候，大部分的人都可以用英文溝通，在學校上課或是meeting也都以英文對談，基本上沒有學習Flemish也能在那邊生活。根特市政府也有提供基礎的Flemish課給外國人學習，有興趣的同學可以去找找學校或政府的資源。

前往歐洲留學除了讀書之外，很大的一部分是在讀書之餘，能好好體驗居住在歐洲的感覺，學習當地人的生活方式。在根特你能做什麼呢？若你是喜歡逛街、購物的人，根特的購物街及市中心的小巷子都有蠻多小店可以滿足你的購物需求，只是比較需要注意打烊的時間，通常週一至週六只營業到晚上六點，週日則是公休日。在地人在晚上的娛樂活動時間通常會到酒吧小酌一杯，根特有許多特色酒吧，例如有老船改建而成的酒吧、爵士酒吧，以及供應數百種啤酒的酒吧，都很值得細細探索。學校也有為了國際學生成立的學生團體ESN，除了辦ESN card就可以有交通上的優惠之外，他們也會不定期地舉辦各種活動，例如酒吧探索、免費的體育活動、其他城市的一日遊之類的，是個可以認識其他國際學生的好機會。在臉書社群上及Line也有台灣人在根特的群組，除了可以向學長姐請教問題之外，也會不定期聚餐，逢年過節時大家也會一起度過。

在歐洲各地探索也是每個在歐洲留學的留學生夢寐以求的事，在EMSP學程的一年內我也去了不少國家，體驗不同國家的民俗風情，同學們可以參考根特大學的行事曆提前規劃旅遊行程。比利時是一個交通極為方便的地方，法國、英國、荷蘭、德國都有火車或客運能到達，Flixbus會是你窮遊的好夥伴。若是需要前往較遠的地方，例如西班牙、葡萄牙、南歐（義大利、希臘）、東歐（奧地利、匈牙利、捷克）、北歐五國，歐洲廉價航空RyanAir常常能找到單程10歐的機票，再配合ESN card就可以免費託運一件20kg行李，不需要花很多錢就能坐上飛機前往其他國家。【精彩內容，下期待續～】

撰文：光電所碩士班 黃喻農

生活

根特大學位於比利時的荷語區，主要的溝通語言為荷蘭語，但是同時也是一個英文很通用的地方。在這裡的生活與上課，都是用英文溝通。因為知道自己在英文的聽說讀寫上，説與寫這兩個輸出的部分十分不擅長，在台灣讀碩士的時候，我就常常拉著實驗室的同學去臺大語文中心參加練習英文口說的活動，盡量熟悉在生活中用英文溝通。

來到根特的時候，我發現這裡的人都非常有耐心、也非常友善，儘管我說得很卡很不順，他們還是會很樂意地聽完並且給出很正面的回應，讓人能更有自信地說英文。而因為必須聽懂人們在說什麼，我覺得這一年下來，聽力是進步最多也最有感的，從大概聽得懂一半，到大概聽得懂七到八成的內容。另外，因為許多課程有口試，也有一些有期中、期末報告，我覺得這同時使我可以練習口頭報告、也是增加英文口說能力的時候。在國外待了一年後，我對於英文有不一樣的體會，在這裡，英文就是一個非常有用的溝通語言，其實大家一般在用的單字都是很簡單的、很生活化的，這點是和在台灣長期教育下非常不一樣的，我覺得我在台灣學英文更偏向文學的學習方法，而不是生活化的，因此我對聽說讀寫，始終是聽讀比較擅長。雖然待了一年後，說英文還是會卡卡的，但我知道我持續在進步中，也很感謝有這個機會，使我待在國外，體驗使用英文的環境並且去習慣。

娛樂方面，主要就是運動、吃飯聚餐、喝酒小酌。在歐洲主要的運動是足球，但也有許多其他運動能夠參與，像是籃球、羽球、排球等，當然還有健身房可以重訓，騎腳踏車隨便繞繞也很享受。很多組織有定期的球類運動可以參加，像是以中國學生為主的學生會有籃球活動，ESN學生組織也會定期辦羽球、排球運動，可以與人交流又能夠揮灑汗水，最重要的是能夠紓解壓力。另外，根特有很多運河，也有許多獨木舟、SUP等的水上活動可以參加，假日的時候，常常看到許多人在划。還有一些娛樂，像是可以租遊艇在運河航行、打保齡球等。在聚餐方面，台灣根特同學會有舉辦野餐的活動，在五月盛開的櫻花樹底下，大家一邊聊天一邊吃著零食點心，很休閒也很快樂！【精彩內容，下期待續～】

Revealing the interlayer van der Waals coupling of epitaxially-grown few layers MoS₂ by terahertz coherent phonon spectroscopy

Professor Chi-Kuang Sun

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 孫啟光教授

Semiconducting 2D materials such as layered-stacking MoS₂ were widely considered as a versatile platform for electronics design and for novel physics research. Due to their excellent electronic and optical properties, the direct and large area synthesis method for few-layer MoS₂ is in demand. However, numerous studies have reported that the van der Waals (vdWs) interfaces are commonly defective, and thus it is crucial to have a non-destructive detection technique to monitor and ensure the high interfacial quality. In this work, we employed picosecond ultrasonics technique to observe the actual interlayer vdWs bonding strength. Since the observed physical quantity is determined by the electronic behavior of the 2D structure, it serve as a good indicator for the performance of these devices.

We first applied THz coherent phonon spectroscopy to optically probe the vibrational modes of the epitaxially-grown bi-layer and tri-layer MoS₂. The interlayer out-of-plane vibrations beyond 1 THz were stimulated and temporally retrieved by femtosecond laser pulses (see Fig. 1(a)), revealing both Raman-active and Raman-inactive modes in one measurement (see Fig. 1 (b)). With the complete breathing modes revealed, here we extend the linear chain model by considering the elastic contact with the substrate and the vdWs coupling of next-nearest-layer to analyze the effective spring constants. We further considered the intralayer stiffness as a correction term to acquire the actual interlayer vdWs coupling. Our THz phonon spectroscopy results provide the interlayer spring constants for bi-layer and tri-layer, and a softening effect was observed when layer number decreases. The extended model further suggests that a non-negligible substrate mechanical coupling and the next-nearest-neighbor vdWs coupling have to be considered, and both of them are responsible for the correction of the large deviation when comparing with the lowest Raman active mode (see Fig. 2).

Reference:

[1] P.-J. Wang, P.-C. Tsai, Z.-S. Yang, S.-Y. Lin, C.-K. Sun, "Revealing the interlayer van der Waals coupling of bi-layer and tri-layer MoS2 using terahertz coherent phonon spectroscopy," Photoacoustics 28 (2022)

Design and Analysis of Integral Imaging based 3D Light-Field Display

Professor Hoang-Yan Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 林晃巖教授

The integral-imaging based 3D light field display can restore its light-field information, reconstruct different images in different depth planes, and realize the floating projection effect. In the metaverse, AR/VR wearable devices, HUD for smart cockpits, medical care, entertainment, art performance and other scenarios, naked-eye 3D display is one of the most crucial requirements for the coming future.

Using the Computer Generated Elemental Image (CGEI) algorithm, we realize the generation of elemental image from the 2D image and its depth map, and use the ray-tracing method to simulate and analyze the reconstructed planes of different depths. Finally, naked eye 3D display and VAC free can be achieved.

Fig. 1 shows the design principle of the CGEI algorithm. Using the reversibility of light, the floating image can be restored during the display process. We input an image of ABC, and set the depth of "A" to 200 mm, the depth of "B" to 105.37 mm, and the depth of “C” to 48 mm. Using the CGEI algorithm, the elemental image is calculated as follows in Fig. 2. Considering the real display environment, we use the Monte Carlo ray tracing method of the software LightTools^TM for simulation and analysis. We set the receiver depth to 20 mm, 48 mm (“C”), 80 mm, 105.37 mm (“B”), 150 mm, 200 mm (“A”), and the results are shown in Fig 3.

Reference:
Kai-Siang Hsu, Chia-Yuan Chang, and Hoang-Yan Lin, "Design and Analysis of Integral Imaging based 3D Light-Field Display," IDW 2022.

論文題目— 臨床三倍頻顯微術：表皮游離神經末梢之光學虛擬切片

姓名：吳沛哲   指導教授：孫啟光教授

摘要

周邊神經病變是臨床上常見的神經纖維受損相關疾病，它會導致周邊神經纖維的麻木、刺痛及慢性疼痛，並隨著時間推移而惡化，若未能及早診斷病因並正確治療，病情惡化可能導致死亡。臨床上常以侵入性皮膚切片（俗稱皮膚神經活檢）作為小神經疾病診斷及嚴重程度的準則，也是目前臨床上能觀測皮膚游離神經末梢纖維（free intraepidermal nerve endings，簡稱FINEs）結構的唯一方法。 本研究基於三倍頻顯微術開發出全球唯一能在無需取出皮膚與染色的情況下，能成功非侵入式於人體皮膚中取得關鍵無髓鞘之表皮游離神經末梢影像之技術。影像之正確性透過成功從事ex vivo與皮膚神經活檢之比對，即在同一離體皮膚組織切片中完成與PGP 9.5化學免疫病理染色得到證實。在臨床試驗中，本研究同時建立了對表皮內神經纖維進行量化之操作型定義，即表皮神經纖維指數（IENF index）。經由臨床試驗分析，健康受試者及糖尿病神經病變患者的表皮神經纖維指數具有顯著差異，並與皮膚神經活檢技術才能提供之關鍵表皮神經纖維密度（IENF density）具有相關性。研究結果表明，三倍頻顯微術即為目前亟需的無創、可逆、定量和微觀神經測定臨床影像技術，以作為未來神經內外科之診斷與治療評估之有效追蹤工具。 Fig. 1. Ex vivo TFETM image of human skin tissue of lower distal extremities. (a) The label free epi-THG signals ascended perpendicularly from the dermis to the epidermis and had branches in the epidermal dermal junction of the skin. (b) The label free epi-THG signal of the TFETM image appeared with a typical varicose structure of unmyelinated FINEs and was confirmed by PGP 9.5 IHC staining shown in (c). Fig. 2. The quantitative analysis (IEFN index) in DPN and control subjects. (a) In quantitative analysis with a dot-connecting algorithm, the IENF index of DPN patients with significantly lower compared with the control subject (*P<0.05, **P<0.01) and (b) highly correlated (Pearson’s correlation R-value = 0.98) with IENF density of skin biopsy.

— 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 —

防霧塗層

當在寒冷的冬天由室外進入溫暖的室內時，溫度較低的鏡片上會起霧，相信這個現象有戴眼鏡的人都曾經體驗過。這種現象會導致能見度降低，不僅僅會給眼鏡帶來麻煩，也會對光學感測器或太陽能電池的運作產生負面影響。

為了解決這些霧，來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院的Iwan Haechler和他的同事開發並測試了一種透明且利用陽光啟動的光熱鍍膜，並在現場實驗中展示了它的防霧和除霧效果（如圖一）（Haechler, I., et al., Nat. Nanotechnol., 2023）。

此鍍膜會吸收寬頻譜的太陽光譜中的紅外線部分，同時允許可見光穿透以保持鏡片的高透光率。換句話說，此鍍膜會收集人眼看不到的太陽能，而這部分就佔了近一半入射的太陽能。吸收的能量會轉化為熱能令此鍍膜的溫度略微升高，使得水滴的成核速率以指數降低。

此鍍膜厚度僅為10奈米，由TiO₂/Au/TiO₂層組成，可以透過濺鍍或熱蒸鍍的方式沉積在固態SiO₂基板，或甚至聚碳酸酯、丙烯酸玻璃和聚苯乙烯等柔性材料上。當一層薄的Au層沉積在TiO₂上時，會形成許多小型的島狀結構，通過Au/TiO₂奈米層的結構滲透效應，電漿子共振會被高於共振頻率的寬頻譜吸收所取代。當島狀結構的密度增加時，在島狀結構間會開始產生光耦合的現象。由於這些島狀結構間隔的隨機分布，提供了更寬頻譜的近紅外光吸收；而島狀結構的隨機圖案也使太陽能的吸收與入射光的入射角無關。

科學家們在瑞士阿爾卑斯山惡劣的戶外條件下對除霧性能進行了測試，在100–200 Wm^–2 的極低輻照度下，將塗層膜貼在玻璃基板的中心（如圖），並持續2分鐘。研究人員隨後在基板上多次呼氣使表面產生霧氣，10秒後，塗層膜完全恢復清晰，而未覆蓋塗層膜的區域仍被霧氣覆蓋。

該團隊表示，由於採用標準製程，該塗層可以輕鬆升級以進行大面積批量生產，或是整合到現有的多層膜中，增加防霧和除霧功能。