本所教師研究團隊榮獲 「2023未來科技獎」，特此恭賀！

本所吳志毅教授榮獲「第30屆東元獎（電機/資訊/通訊科技領域）」，特此恭賀！

本所10月份演講公告 ：

～ 2023 暑期大學生光電營 花絮報導 ～

（時間：112年8月16日至18日；地點：臺灣大學博理館）

整理：簡璟

今年的大學生暑期光電營以「顯示技術」為課程主軸，於8月16日至8月18日在博理館舉辦；為期三天的活動安排了講座、實驗課、小組討論等不同類型的課程，以及包車至友達光電進行企業參訪。

第一場講座是林建中教授的「Micro LED and Micro Display Technology」，主要介紹Micro LED的組成元件、相關企業應用，與該技術的未來發展等等。緊接著，是林晃巖教授配合實驗課程講述的「XR顯示技術與元宇宙應用」，簡介AR、VR之原理與應用範圍，以及未來發展趨勢。藉由老師深入淺出的解說，以及下午實際操作實驗的經驗，讓學員們能充分理解這門技術。

第一天下午安排兩場實驗課，分別是林晃巖教授「XR顯示技術與元宇宙應用」、黃定洧教授「多視域光學薄膜與影像之設計製作」。前者主題為虛擬實境（縮寫為VR，英文全名為virtual reality），透過電腦模擬創建一個立體的虛擬世界，模仿視覺等感官，讓使用者感覺彷彿置身其中，可以自由觀察虛擬世界中的事物。當使用者移動位置時，電腦能夠即時進行複雜的運算，提供精確的三維世界影像，以增強真實感。與傳統的平面投影系統相比，使用者戴上VR眼鏡後能夠體驗到更加身臨其境的感覺，課程中會體驗到平面顯示與戴上VR眼鏡後的差異，也提供三個不同的情境供使用者選擇，不同情境可以體驗出不同層次的感覺。

而後者則是使用光柵的技術來製作圖像或圖案。光柵是一種具有重複排列的條紋或線條的光學元件，通常由平行的凹槽或凸起構成，它可以分散或疊加光，產生特定的光學效應。課程上以循序漸進的方式教學光柵圖片製作的軟體，將兩張或是多張圖片印製到白紙上後，以光柵片的方式來進行觀看，光柵片的光柵寬度會影響到製作過程中設計光柵時圖片給定的數值。

第二天早上先由小隊輔們帶領學員進行小組討論，接著是李翔傑教授、陳奕君教授的演講課。李翔傑教授講解了許多「生醫光電」的介紹與應用，而陳奕君教授主講「可撓性顯示技術」，講課內容相當多元豐富。

下午同樣安排兩場實驗課。彭隆瀚教授的「寶石鑑定之錐光投影與牛頓環干涉」是展現「光」奇妙特性的實驗。該實驗步驟如下：將透明平凸透鏡與玻璃片疊放，然後將其置於光源下方，觀察到一系列明亮的彩色環。這些「環」以光源為中心，呈放射狀展開，形成美麗的圓環圖案，藉此讓學生進一步思考光線的折射與干涉行為。在此過程中，學生可以觀察光在不同介質間的折射、導致光程差，而這種差異導致干涉條紋的形成；而觀察環的大小和顏色變化，能夠推斷出不同厚度的空氣層對干涉圖案的影響，並且深刻體會到實際操作與理論知識之間的聯繫。

而鄭宇翔教授的「刮痕全相片」則是相當有趣的簡易實驗。同學們依照鄭老師的指示，使用LED光源將穿過刮痕的光線照射光敏材料，形成干涉圖案。然後將其固定在穩定的環境下進行顯影和定影，最後即可捕捉到立體感十足的全息影像。這個實驗讓學員們感受到全息技術的魅力：透過實際操作控制光的干涉來捕捉微小的資訊，並感受到細微調整對最終影像的影響，它可以以極高的分辨率記錄場景的三維資訊，讓學生理解光波的干涉和繞射特性，以及如何將其應用於全息影像的製作。

最後，在第三天一早，所有人在校門口集合搭車，直奔竹科的友達光電總部。受限於交通時間，企業參訪行程相對緊湊精實。友達方面首先安排研發副理田堃正先生，向同學分享業界服務的經驗；接著參觀甫成立不久的實習工廠，並在專人導覽解說下，深度理解光電相關技術的製程。最後，是所有人非常期待的情境式show room：展示廳佈置成各種實際應用場所，如觀光運輸工具、輕食餐廳點餐吧台、醫院手術室與問診室等等，巧妙地展現各種面板的機能與優勢。相較於在學校，學員們在企業參訪的過程更充滿好奇，或許是因為這讓他們對未來規劃有更具體的期待之故。

～ 2014年諾貝爾物理學獎得主天野浩教授來訪 ～

（時間：112年9月1日至2日；地點：臺灣大學綜合教學館錢思亮講堂、卓越研究大樓）

花絮整理：林筱文

臺灣大學今年新設置椰林講座，邀請國內外具有卓越成就或國際影響力的學界或企業界人士到校演講，以拓展師生的國際視野。首場椰林講座邀請到2014年諾貝爾物理學獎得主天野浩教授（Hiroshi Amano），於2023年9日1日以「Why did GaN-based blue LED emerge from a poor University」為題發表演講。本所於2014年12月19日即曾在所內「光電論壇—大師巡禮」邀請天野浩教授蒞臨演講，因緣際會能在時隔數年後再次協助辦理本次椰林講座，本所師生與天野浩教授緣分實為深厚且難得。

現為日本名古屋大學特聘教授的天野浩，為日本著名工程學家。2014年時，天野浩與時任名古屋大學特聘教授赤崎勇（Isamu Akasaki）、美國加州大學聖塔芭芭拉分校教授中村修二（Shuji Nakamura）3人，憑藉「發明高亮度藍色發光二極體，帶來節能明亮的白色光源」，共同獲得2014年諾貝爾物理學獎。藍光LED的發明，使人類獲得發出三原色光的LED，得以用LED發出足夠亮的白光，白光LED燈則大幅提高人類的照明效率。

天野浩教授來校演講一事引發校園轟動，線上系統開放四天內報名人數即超過500人，必須立即加開同步會場報名場次。活動當天主會場綜合教學館錢思亮講堂（綜合大講堂）內共湧進約600位師生共襄盛舉，一睹大師風采。天野浩教授除在演講中分享了研究生涯一路走來的篳路藍縷及心路歷程，也提到從他的經驗體會到「展望未來（Vison of the future）」、「熱情（Enthusiasm）」與「堅持（Persistence）」是研究人員最重要的特質，他希望大家也能透過親身體驗找尋到現在研究人員所需的特質。天野浩教授更在演講最後以「現在輪到你們上場了！不要浪費自己的天賦！」期勉在場的所有年輕學子們，為本次演講留下振奮人心的句點。

天野浩教授於百忙中前來本校訪問，趁此難得機會，本所於9月2日上午另外舉辦了一場跨院系所交流座談，邀請校內電資、理、工等學院相關科系教師與天野浩教授及同行的新井學教授分享各相關領域的研究心得。當天共有光電、電子、材料、工科海洋、應用力學等系所共19位教師與會，針對高功率和高頻電子元件之製程、磊晶、封裝等技術，和天野浩教授交換意見。本場座談以不拘泥分享形式的步調進行，輕鬆不設限的暢談氣氛由會場延伸至稍後的餐敘，賓主盡歡，也為下一次的相會帶來更多期待。

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

Professor Ding-Wei Huang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 黃定洧教授

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

臺灣大學光電所 蘇國棟教授

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

臺灣大學光電所 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.

論文題目：可視化近紅外光技術：有機上轉換元件開發與應用

姓名：施淳仁   指導教授：李君浩教授

摘要

近紅外影像技術應用領域廣泛，包含生醫影像、環境監控、影像融合、體徵辨識、以及光通訊領域。本論文以全有機半導體材料為基礎，在無需複雜像素化條件下，透過連續堆疊功能性薄膜，將有機光感測器以及有機發光二極體進行異質整合，實現近紅外光轉換至可見光譜效果，稱作有機上轉換元件。 論文針對蒸鍍型材料－氯鋁酞菁（ClAlPc），以超快光譜學解析在施加電場下能有效延長ClAlPc自由載子之壽命，將其作為元件載子產生層開發。以半導體材料存在極性相反之電洞以及電子流為基礎，針對電洞驅動型、電子驅動型、以及雙載子驅動型串座元件結構進行開發，在導入激發複合物為磷光發光層主體下，上轉換量子效率分別達到14.4%、16.1%、以及31.2%，屬歷年最佳上轉換成果。在後續驗證其影像解析度極限達5080 ppi、-3 dB頻寬響應速度最高達100 kHz。 與此同時，本論文亦針對非富勒烯受體材料－COTIC-4F進行獨立探討，其在940nm近紅外波長之絕對感測度高於1013 Jones，展示此材料系統作為載子產生層之潛力，並在此提出一大面積（10.35 cm2）、平均可見光穿透度接近60%、且輕薄（22.91g）之上轉換成像裝置，其最低感測近紅外強度低於1.0μW cm-2。在後續近紅外弱光影像解析應用上，針對近年隱私意識抬頭議題提出反紅外光偵測之使用情境。 圖一、上轉換元件能帶示意圖 圖二、反紅外光偵測概念

— 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 —

高度可伸縮發光裝置

為了將電致發光（electroluminescent, EL）顯示廣泛應用於可穿戴科技和互動軟性機器人，有必要創造出可變形且可拉伸的EL顯示器。現在，來自韓國釜山國立大學和首爾國立大學的Yeonjeong Go及其同事們，已開發出高度可變形交流電致發光（ACEL）裝置，其可被拉伸長度高達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）。在關閉狀態下，這些藍光發射裝置是高度透明的，在波長600奈米處的光學穿透率超過99.8％。此外，它們具有高電導率，為1.95 ×10^-2 S m^-1。

為了同時實現這種機械強韌性、光學透明性和高導電性的結合，韓國科學家發現雙網絡（DN）離子水膠在作為透明且可拉伸的電極方面表現出色。第一和第二網絡分別由幾丁聚醣（chitosan）透過聚乙二醇（poly（ethylene glycol））交聯劑與聚（N-羥乙基丙烯醯胺-丙烯醯胺）（poly（N-hydroxyethyl acrylamide-co-acrylamide））交聯而成。然後，製備好的雙網絡水膠在1 M的離子鋰雙（三氟甲磺酰）亞胺（lithium bis（trifluoromethanesulfonyl）imide）水溶液中浸泡一天，以賦予水膠網絡導電性。

可拉伸的ACEL裝置是透過在雙網絡（DN）離子水膠電極之間，包夾一個厚度為100微米的發光層製造而成的。該發光層是透過將發光磷光粉（ZnS:Cu, Cl）均勻分散在介電彈性體（Ecoflex）中製備而成。組裝的裝置進一步使用Ecoflex進行封裝。

在拉伸過程中，對ACEL裝置的機械耐久性進行了測試（如圖一所示）。如圖中所示，ACEL裝置呈現出均勻明亮的霓虹藍色EL光。隨著應變增加到800％，亮度增加至395 cd m^-2，這是由於發光層厚度減少和電場增加所致。對於800％以上的拉伸，隨著拉伸的進行，亮度因電極電阻迅速增加而下降。然而，在1400％的拉伸下，亮度為234 cd m^-2，仍然與初始狀態下的亮度相當（即應變為0％時的221 cd m^-2）。

與拉伸相關的亮度變化相比，EL光的波長在應變下保持不變。這種水膠電極極具韌性，經受住了重複的拉伸、捲曲、彎曲和扭曲。其電導率在3150次的加載/卸載循環中表現出高度的可靠性。由於雙網絡（DN）離子水膠電極高度透明，可以透過堆疊幾個不同顏色的電極和發光層來製作多色ACEL裝置。