本所教师研究团队荣获 「2023未来科技奖」，特此恭贺！

本所吴志毅教授荣获「第30届东元奖（电机/信息/通讯科技领域）」，特此恭贺！

本所10月份演讲公告 ：

～ 2023 暑期大学生光电营 花絮报导 ～

（时间：2023年8月16日至18日；地点：台湾大学博理馆）

整理：简璟

今年的大学生暑期光电营以「显示技术」为课程主轴，于8月16日至8月18日在博理馆举办；为期三天的活动安排了讲座、实验课、小组讨论等不同类型的课程，以及包车至友达光电进行企业参访。

第一场讲座是林建中教授的「Micro LED and Micro Display Technology」，主要介绍Micro LED的组成组件、相关企业应用，与该技术的未来发展等等。紧接着，是林晃岩教授配合实验课程讲述的「XR显示技术与元宇宙应用」，简介AR、VR之原理与应用范围，以及未来发展趋势。藉由老师深入浅出的解说，以及下午实际操作实验的经验，让学员们能充分理解这门技术。

第一天下午安排两场实验课，分别是林晃岩教授「XR显示技术与元宇宙应用」、黄定洧教授「多视域光学薄膜与影像之设计制作」。前者主题为虚拟实境（缩写为VR，英文全名为virtual reality），透过计算机仿真创建一个立体的虚拟世界，模仿视觉等感官，让使用者感觉彷佛置身其中，可以自由观察虚拟世界中的事物。当使用者移动位置时，计算机能够实时进行复杂的运算，提供精确的三维世界影像，以增强真实感。与传统的平面投影系统相比，使用者戴上VR眼镜后能够体验到更加身临其境的感觉，课程中会体验到平面显示与戴上VR眼镜后的差异，也提供三个不同的情境供使用者选择，不同情境可以体验出不同层次的感觉。

而后者则是使用光栅的技术来制作图像或图案。光栅是一种具有重复排列的条纹或线条的光学组件，通常由平行的凹槽或凸起构成，它可以分散或迭加光，产生特定的光学效应。课程上以循序渐进的方式教学光栅图片制作的软件，将两张或是多张图片印制到白纸上后，以光栅片的方式来进行观看，光栅片的光栅宽度会影响到制作过程中设计光栅时图片给定的数值。

第二天早上先由小队辅们带领学员进行小组讨论，接着是李翔杰教授、陈奕君教授的演讲课。李翔杰教授讲解了许多「生医光电」的介绍与应用，而陈奕君教授主讲「可挠性显示技术」，讲课内容相当多元丰富。

下午同样安排两场实验课。彭隆瀚教授的「宝石鉴定之锥光投影与牛顿环干涉」是展现「光」奇妙特性的实验。该实验步骤如下：将透明平凸透镜与玻璃片迭放，然后将其置于光源下方，观察到一系列明亮的彩色环。这些「环」以光源为中心，呈放射状展开，形成美丽的圆环图案，藉此让学生进一步思考光线的折射与干涉行为。在此过程中，学生可以观察光在不同介质间的折射、导致光程差，而这种差异导致干涉条纹的形成；而观察环的大小和颜色变化，能够推断出不同厚度的空气层对干涉图案的影响，并且深刻体会到实际操作与理论知识之间的联系。

而郑宇翔教授的「刮痕全相片」则是相当有趣的简易实验。同学们依照郑老师的指示，使用LED光源将穿过刮痕的光线照射光敏材料，形成干涉图案。然后将其固定在稳定的环境下进行显影和定影，最后即可捕捉到立体感十足的全息影像。这个实验让学员们感受到全息技术的魅力：透过实际操作控制光的干涉来捕捉微小的信息，并感受到细微调整对最终影像的影响，它可以以极高的分辨率记录场景的三维信息，让学生理解光波的干涉和绕射特性，以及如何将其应用于全息影像的制作。

最后，在第三天一早，所有人在校门口集合搭车，直奔竹科的友达光电总部。受限于交通时间，企业参访行程相对紧凑精实。友达方面首先安排研发副理田堃正先生，向同学分享业界服务的经验；接着参观甫成立不久的实习工厂，并在专人导览解说下，深度理解光电相关技术的制程。最后，是所有人非常期待的情境式show room：展示厅布置成各种实际应用场所，如观光运输工具、轻食餐厅点餐吧台、医院手术室与问诊室等等，巧妙地展现各种面板的机能与优势。相较于在学校，学员们在企业参访的过程更充满好奇，或许是因为这让他们对未来规划有更具体的期待之故。

～ 2014年诺贝尔物理学奖得主天野浩教授来访 ～

（时间：2023年9月1日至2日；地点：台湾大学综合教学馆钱思亮讲堂、卓越研究大楼）

花絮整理：林筱文

台湾大学今年新设置椰林讲座，邀请国内外具有卓越成就或国际影响力的学界或企业界人士到校演讲，以拓展师生的国际视野。首场椰林讲座邀请到2014年诺贝尔物理学奖得主天野浩教授（Hiroshi Amano），于2023年9日1日以「Why did GaN-based blue LED emerge from a poor University」为题发表演讲。本所于2014年12月19日即曾在所内「光电论坛—大师巡礼」邀请天野浩教授莅临演讲，因缘际会能在时隔数年后再次协助办理本次椰林讲座，本所师生与天野浩教授缘分实为深厚且难得。

现为日本名古屋大学特聘教授的天野浩，为日本著名工程学家。2014年时，天野浩与时任名古屋大学特聘教授赤崎勇（Isamu Akasaki）、美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授中村修二（Shuji Nakamura）3人，凭借「发明高亮度蓝色发光二极管，带来节能明亮的白色光源」，共同获得2014年诺贝尔物理学奖。蓝光LED的发明，使人类获得发出三原色光的LED，得以用LED发出足够亮的白光，白光LED灯则大幅提高人类的照明效率。

天野浩教授来校演讲一事引发校园轰动，在线系统开放四天内报名人数即超过500人，必须立即加开同步会场报名场次。活动当天主会场综合教学馆钱思亮讲堂（综合大讲堂）内共涌进约600位师生共襄盛举，一睹大师风采。天野浩教授除在演讲中分享了研究生涯一路走来的筚路蓝缕及心路历程，也提到从他的经验体会到「展望未来（Vison of the future）」、「热情（Enthusiasm）」与「坚持（Persistence）」是研究人员最重要的特质，他希望大家也能透过亲身体验找寻到现在研究人员所需的特质。天野浩教授更在演讲最后以「现在轮到你们上场了！不要浪费自己的天赋！」期勉在场的所有年轻学子们，为本次演讲留下振奋人心的句点。

天野浩教授于百忙中前来本校访问，趁此难得机会，本所于9月2日上午另外举办了一场跨院系所交流座谈，邀请校内电资、理、工等学院相关科系教师与天野浩教授及同行的新井学教授分享各相关领域的研究心得。当天共有光电、电子、材料、工科海洋、应用力学等系所共19位教师与会，针对高功率和高频电子组件之制程、磊晶、封装等技术，和天野浩教授交换意见。本场座谈以不拘泥分享形式的步调进行，轻松不设限的畅谈气氛由会场延伸至稍后的餐叙，宾主尽欢，也为下一次的相会带来更多期待。

Bi-directionally Tunable Arrayed Waveguide Grating with Ultra-low Thermal Power

Professor Ding-Wei Huang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 黄定洧教授

A thermally bi-directionally tunable arrayed waveguide grating (TBDTAWG) is proposed and demonstrated on a silicon-on-insulator (SOI) platform (Fig. 1). The device is composed of passive and active designs for realizations of an AWG and fine tuning of its filtering responses. Given that the required length difference between adjacent arrayed waveguides for the SOI platform is considerably short (∼3–5 µm) due to a high index contrast, an S-shaped architecture with a larger footprint instead of a rectangular one is employed in the AWG (Fig. 2). Bi-directionally tunable functions, i.e., both red- and blue-shift tunable functions, can be achieved by using two triangular thermal-tuning regions with complementary phase distributions in the S-shaped architecture despite using only materials with positive thermo-optic coefficients, i.e., Si and SiO₂. Measurement results illustrate that both red- or blue-shifted spectra can be achieved and a linear bi-directional shift-to-power ratio of ±30.5 nm/W as well as a wide tuning range of 8 nm can be obtained under an electrical voltage range of 0–2.5 V, showing an agreement between the measurement results and two-dimensional simulation results (Figs. 3 and 4). This also shows the potential of the proposed TBDTAWG for automatically stabilizing the spectral responses of AWG-based (de)multiplexers for coarse or dense wavelength division multiplexing communication systems by using a feedback control circuit.

Design and Realization of a Wide Field-of-view Scanning LiDAR Based on MEMS Mirror

Professor Guo-Dung Su

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 苏国栋教授

Light Detection and Ranging (LiDAR) sensor technology is the main driving force for automated transportation. Through the fusion of LiDAR sensor data, radar and camera lens, the surrounding environment can be fully and robustly sensed. However, most of today's LiDAR solutions are very complex and costly, and cannot effectively achieve scanning with a large field of view, so they cannot be widely used in vehicles and robots. We simulated and demonstrated a complete LiDAR system to solve the current obstacles to the development of MEMS LiDAR. By combining a MEMS mirror and a wide-angle lens into the scanning system, a low-cost, small-volume, and large-field-of-view LiDAR system can be realized. First, use ZEMAX OpticStudio optical simulation software to design a group of aspherical optical systems on the basis of scanning and widening optics to achieve the purpose of expanding the scanning angle of light. After the laser beam passes through this group of wide-angle lenses, the scanning angle can be expanded 4 times to 100 degrees. The distortion of the wide-angle lens is controlled below 3%, making the scanned image closer to the real situation. Second, in order to demonstrate low-cost, small-volume MEMS scanning LiDAR, a modular laser rangefinder (LRF) is used and a MEMS mirror is added. The entire system is erected on a self-designed and manufactured support. The complete prototype of LiDAR scanner is less than 150mm×50mm×30mm. The weight is less than 250 grams. In the 2klux natural light environment for wide-angle LiDAR measurement and analysis, the maximum error is 4.1cm, so the error is within 2%. Finally, a self-written image processing program was used to convert the scanned data into a 3D point cloud image, and the generated image proved the complete function of LiDAR.

Phosphor-doped fluorophore as dark sensitizer for blue triplet-triplet annihilation upconversion organic light-emitting diode

Professor Jiun-Haw Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 李君浩教授

By doping 8% green phosphor, tris[2-phenylpyridinato-C2,N]Iridium(III) (Ir(ppy)₃), into green fluorophore, tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq₃), a dark sensitizer (DS) was achieved for a blue organic light-emitting diode, consisting of triplet-triplet annihilation (TTA) emitter, 9,10-bis(2’-naphthyl) anthracene (ADN). Carriers recombined at Alq₃ molecules which formed 25% singlets and 75% triplets. 25% Alq₃ singlets underwent intersystem crossing to Ir(ppy)₃ triplets followed by triplet energy transfer (TET) to Alq₃ triplets, which resulted in 100% triplets in total, for TTA process which generate efficient blue emission. No fluorescence emission from green sensitizer was observed which efficiently improved external quantum efficiency of blue emission.

论文题目：可视化近红外光技术：有机上转换组件开发与应用

姓名：施淳仁   指导教授：李君浩教授

摘要

近红外影像技术应用领域广泛，包含生医影像、环境监控、影像融合、体征辨识、以及光通讯领域。本论文以全有机半导体材料为基础，在无需复杂像素化条件下，透过连续堆栈功能性薄膜，将有机光传感器以及有机发光二极管进行异质整合，实现近红外光转换至可见光谱效果，称作有机上转换组件。 论文针对蒸镀型材料－氯铝酞菁（ClAlPc），以超快光谱学解析在施加电场下能有效延长ClAlPc自由载子之寿命，将其作为组件载子产生层开发。以半导体材料存在极性相反之电洞以及电子流为基础，针对电洞驱动型、电子驱动型、以及双载子驱动型串座组件结构进行开发，在导入激发复合物为磷光发光层主体下，上转换量子效率分别达到14.4%、16.1%、以及31.2%，属历年最佳上转换成果。在后续验证其影像分辨率极限达5080 ppi、-3 dB频宽响应速度最高达100 kHz。 与此同时，本论文亦针对非富勒烯受体材料－COTIC-4F进行独立探讨，其在940nm近红外波长之绝对感测度高于1013 Jones，展示此材料系统作为载子产生层之潜力，并在此提出一大面积（10.35 cm2）、平均可见光穿透度接近60%、且轻薄（22.91g）之上转换成像装置，其最低感测近红外强度低于1.0μW cm-2。在后续近红外弱光影像解析应用上，针对近年隐私意识抬头议题提出反红外光侦测之使用情境。 图一、上转换组件能带示意图 图二、反红外光侦测概念

— 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 —

高度可伸缩发光装置

为了将电致发光（electroluminescent, EL）显示广泛应用于可穿戴科技和互动软性机器人，有必要创造出可变形且可拉伸的EL显示器。现在，来自韩国釜山国立大学和首尔国立大学的Yeonjeong Go及其同事们，已开发出高度可变形交流电致发光（ACEL）装置，其可被拉伸长度高达1,400％（Yeonjeong Go, et al., "Optically Transparent and Mechanically Robust Ionic Hydrogel Electrodes for Bright Electroluminescent Devices Achieving High Stretchability Over 1400%." Adv. Funct. Mater., 2023）。在关闭状态下，这些蓝光发射装置是高度透明的，在波长600奈米处的光学穿透率超过99.8％。此外，它们具有高电导率，为1.95 ×10^-2 S m^-1。

为了同时实现这种机械强韧性、光学透明性和高导电性的结合，韩国科学家发现双网络（DN）离子水胶在作为透明且可拉伸的电极方面表现出色。第一和第二网络分别由几丁聚醣（chitosan）透过聚乙二醇（poly（ethylene glycol））交联剂与聚（N-羟乙基丙烯酰胺-丙烯酰胺）（poly（N-hydroxyethyl acrylamide-co-acrylamide））交联而成。然后，制备好的双网络水胶在1 M的离子锂双（三氟甲磺酰）亚胺（lithium bis（trifluoromethanesulfonyl）imide）水溶液中浸泡一天，以赋予水胶网络导电性。

可拉伸的ACEL装置是透过在双网络（DN）离子水胶电极之间，包夹一个厚度为100微米的发光层制造而成的。该发光层是透过将发光磷光粉（ZnS:Cu, Cl）均匀分散在介电弹性体（Ecoflex）中制备而成。组装的装置进一步使用Ecoflex进行封装。

在拉伸过程中，对ACEL装置的机械耐久性进行了测试（如图一所示）。如图中所示，ACEL装置呈现出均匀明亮的霓虹蓝色EL光。随着应变增加到800％，亮度增加至395 cd m^-2，这是由于发光层厚度减少和电场增加所致。对于800％以上的拉伸，随着拉伸的进行，亮度因电极电阻迅速增加而下降。然而，在1400％的拉伸下，亮度为234 cd m^-2，仍然与初始状态下的亮度相当（即应变为0％时的221 cd m^-2）。

与拉伸相关的亮度变化相比，EL光的波长在应变下保持不变。这种水胶电极极具韧性，经受住了重复的拉伸、卷曲、弯曲和扭曲。其电导率在3150次的加载/卸载循环中表现出高度的可靠性。由于双网络（DN）离子水胶电极高度透明，可以透过堆栈几个不同颜色的电极和发光层来制作多色ACEL装置。